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Sonar Transducer

Prinzip:
Zur Erzeugung und Detektion des Sonarsignals werden bei höheren Frequenzen fast immer Piezotransducer verwendet. Mit einem Sendeempfänger werden verschiedene Transducer auf ihre Eignung getestet. Die Transducer werden in einem mit Wasser gefülltem Eimer plaziert. Aus der Anzahl der registierten Echos kann dann auf die Empfindlichkeit geschlossen werden.
Der Sendeempfänger zum Betrieb der Transducer ist auf einer Europlatine aufgebaut. Der Empfängerzweig ist als Superhet mit aperiodischer Eingangsstufe ausgeführt. Dadurch wird ein großer Frequenzbereich möglich. Im Gegensatz zu Radioempfänger ist hier eine Intermodulationsstörung nicht zu befürchten. Der Sender ist ein einfacher Schaltverstärker mit einem VMos-Fet der auf einen Transformator arbeitet. Oszillator für Sender und Empfänger ist ein DDS-Oszillator, der nach dem Sendepuls von der Sendefrequenz auf die um die Zwischenfrequenz (455 kHz) verschobene Empfängerosillatorfrequenz umgeschaltet wird. Die Verstärkung des Empfängers (TCA440) wird während der Empfangszeit durch einen DA-Wandler verändert um eine Laufzeit abhängige Empfindlichkeit zu haben. Alle Vorgänge werden von einem ArduinoNano gesteuert. Der Arduino wiederum wird vom PC b.z.w. Masterprozessor gesteuert und ausgelesen. Mit Relais können sechs verschiedene Transducer angeschlossen werden.

1.
Hummingbird Triple Transducer:
XHS-9-SI-160-T
Das Verhalten des Echolot-Transducers der im Originalgerät mit 80 b.z.w. mit
200 kHz betrieben wird

 
2.
Hummingbird Triple Transducer:
XHS-9-SI-160-T
die beiden seitlichen Transducers arbeiten im Originalgerät mit 460 b.z.w. 800 kHz im Sidescanmodus betrieben.
3.
Fischfinder:
200 kHz Transducer aus einfachem Fischfinder. Die rechteckigen Störpulse stammen möglicherweise vom eine, Schaltnetzteil.

4.
Lowrance Downscann Transducer:
000-10260-001
460 kHz Transducer des
Lowrance Elite-4x DSI Fischfinder
5.
Eigenbau 1:
19 Piezoscheiben von Oppernann-Elektronik PKUG 100.
6.
Eigenbau 2:
der Transducer besteht aus 15 Piezoscheiben die auf Platinenmaterial aufgeklebt wurden. Die Abstrahlung erfolgt durch die Platine
7.
Eigenbau 3:
Als Transducer dienen schmale Piezostreifen
8.
Ultraschallreigniger Transducer:
Langewin Transducer aus Reinigungsbad. Starke Resonanz bei 38 kHz. Möglicherweise zum "Subbottom Profilling" geeignet
     
     
Der folgende Test wurde mit dem "Sonar Cat" in der Badewanne unternommen. Am Boot wurden Transducer 1,2,3,4,6 und 8 montiert. Die Senderbetriebsspannung betrug 12V, die Pulsdauer 300µs. Die besten Reichweiten erhält man natürlich wenn das Wasser vollkommen ruhig ist. Schon kleine Wellen reduzieren das Signal drastisch. Die metallische Badewanne ist ein sehr guter Schallreflektor. Ein realer Seegrund wird deutlich weniger reflektieren.

Die größte Reichweite zeigt erwartungsgemäß der 38 kHz Transducer (Nr.8). Hier sind für für eine Zeit von über 500 ms Echos zu sehen, was einer Reichweite von ca. 550 m entspricht. Bei einer Wassersäule von 30 cm sind das weit über tausend Reflektionen.
80 KHz Echolot (Nr.1) und 100 kHz Sidescan (Eigenbau 2) haben nahe zu die gleiche Reichweite von etwa 150 m. Das 200 kHz Echolot (Nr.3) ereicht 100 m. Die beiden 455 kHz(Nr. 2, Nr.4) Sonare haben mit ca. 30 m die gleiche Reichweite.
Man erhält den Eindruck, das unabhängig vom Transducer hauptsächlich die Frequenz des Ultraschalls die Reichweite bestimmt.