Tarkat Dual Spectrum CHIRP-anturit ja Q-arvo

 

Viimevuosina CHIRP-kaikuluotaimet ovat yleistyneet kalastuskäytössä. Kirjainlyhenne CHIRP tulee sanoista Compressed High Intesity Radar Pulse, joka suomennettuna tarkoittaa tiivistä korkean intensiteetin tutkapulssia. Kaikuluotainten yhteydessä tämä tarkoittaa yksinkertaisesti menetelmää tai tekniikkaa, jolla tietynlainen kaikuluotaussignaali tuotetaan ja lähetetään.

Yleisesti teknologiasta puhutaan CHIRP-anturina tai -taajuuksina. Ehkäpä helpoin tapa ymmärtää CHIRP-teknologiaa on verrata sitä tavallisen yksitaajuuksisen anturin toimintaan.

 

Alkuperäinen julkaisu technologicalangler.com -sivustolla
Kääntänyt: Teemu Koski

Havainnekuvassa ylimpänä näkyy tavallisen yksitaajuusanturin lähettämä äänipulssi eli pingi. Kuten kuvasta voidaan nähdä, anturi lähettää lyhytkestoisen pulssin vain yhdellä taajuudella (200 kHz).

Alempana esitetään CHIRP-anturin äänipulssi, jossa pulssin kokonaiskesto on pidempi ja taajuus muuttuu. Esimerkissä pulssi alkaa 130 Hz taajuudesta ja päättyy 210 kHz taajuuteen (käyrä tihenee loppua kohden). Yhtä kaikki, yksi CHIRP-pulssi kestää huomattavasti tavallista yksitaajuusanturin pulssia pidempään.

Kaikuluotaimen yhden äänipulssin kesto vaihtelee muutamasta mikrosekunnista (0,001 sek., 1/1000 sek.) viiteenkymmeneen mikrosekuntiin. Vedessä signaalin nopeus on noin 1500 metriä sekunnissa.

KUVA: Yksitaajuuksinen, tavallinen luotauspulssi, ”pingi”, ja
monitaajuuksinen ja pidempikestoinen CHIRP-pulssi

CHIRP-anturin lähetystekniikan ja kaikuluotaimessa tapahtuvan paluukaikujen käsittelytekniikan ansiosta kalastajat hyötyvät ennen kaikkea neljästä edusta:

1.    Kasvanut kantama, kaikuluotaussignaali tunkeutuu syvemmälle.
2.    Parantunut tarkkuus ja erottelukyky.
3.    Parantunut Signal To Noise Ratio (SNR), jolla tarkoitetaan eroa lähetyn ja vastaanotetun signaalin tehossa. Eli suomeksi sanottuna kaikuluotaimen äänisignaalin parantunut mittausvaste. Tämä vähentää näytölle piirtyviä häiriöitä, mikä tarkoittaa selkeämpää kuvaa.
4.    Helpommin erottuvat ja terävämmät kalakaaret.

Humminbird HELIX- ja SOLIX -laitteissa CHIRP:n suorituskykyä on parannettu ja optimoitu ottamalla käyttöön mukautettu, matalan Q-arvon CHIRP 2D -anturi, joka lähettää ja vastaanottaa kaikudataa tavalla, joka ei ole aiemmin ollut mahdollista. Nämä uudenlaiset anturit korvaavat HELIX:n ja SOLIX:n aiemmissa sukupolvissa käytetyt korkean Q-arvon anturit. Merkittävimmät erot matalan ja korkean Q-arvon antureiden välillä syntyvät antureiden kyvystä käyttää taajuusspektriä, ja kuinka nopeasti anturi pystyy vaihtamaan lähetysvaiheesta vastaanottovaiheeseen. Selkokielellä sanottuna matalan Q-arvon anturilla on laajempi kaistanleveys: se pystyy käyttämään laajempaa taajuusaluetta keskitaajuuksien molemmin puolin ja mittaamaan käyttökelpoisia tuloksia koko alueelta. Tässä yhteydessä on hyvä muistaa, että vain murto-osa anturin lähettämän signaalin voimakkuudesta palaa laitteelle paluukaikuna. Saadaksemme tekniikasta parhaan hyödyn on tärkeää, että lähetysteho on riittävän voimakas koko CHIRP-signaalin leveydellä.

Kuvassa matalan Q-arvon anturin tehokas CHIRP-alue on esitetty kuvassa punaisena käyränä, ja katkoviiva esittää lähetyksen keskitaajuutta (esimerkissä 200 kHz). Lähetystehon jakaantuessa selvästi myös taajuuksille keskitaajuuden molemmin puolin saadaan myös näiltä taajuuksilta kerättyä paluukaikuja.

 

Sinisenä käyränä esitetty korkean Q-arvon anturi taas toimii päinvastaisesti. Tyypillisesti korkean Q-arvon anturit toimivat erinomaisesti keskitaajuuksilla toiminta-alueen jäädessä kapeaksi. Tällaisten antureiden lähetysteho viereisillä taajuuksilla on siis selvästi heikompi eikä näiltä taajuuksilta saada käyttökelpoista mittaustulosta.

“Myös anturiyksikön resonoinnin määrässä on toiminnan kannalta merkittäviä eroja korkean ja matalan Q-arvon antureiden välillä. Resonoinnilla tarkoitetaan sitä aikaa, jonka anturiyksikkö jatkaa ääniaaltojen tuottamista varsinaisen lähetyspulssin päätyttyä. Tätä voi havainnollistaa ajattelemalla vaikka kirkonkelloa, joka jatkaa soimistaan vielä pitkään senkin jälkeen kun heiluri on siihen osunut.

Huomionarvoista kaikuluotainantureissa on, että anturi ei pysty vastaanottamaan paluusignaalia niin kauan kuin se resonoi. Huomattava resonointi tarkoittaa, että anturi ei rakenteellisesti pysty vastaanottamaan läheltä tulevia paluusignaaleja, eli toimii huonosti matalassa vedessä tai lähellä pintaa olevien kohteiden havainnoinnissa.

Pääsääntöisesti korkean Q-arvon anturit resonoivat kauemmin, kun taas matalan Q-arvon antureissa resonointi on minimissään. Käyttäjän näkökulmasta tämä tarkoittaa, että matalan Q-arvon anturi pystyy lähettämään ja vastaanottamaan luotaussignaalia useammin ja nopeammin. Vähäinen resonointi tarkoittaa myös parempia matalan veden ominaisuuksia.”

Matalan Q-arvon CHIRP-anturit ovat vakiona kaikissa uusissa Humminbird HELIX-, SOLIX-  ja APEX-kaikuluotaimissa, ja tämän myötä kalastajat pääsevät hyötymään helppokäyttöisestä CHIRP-tekniikasta aina vesille päästessään.

Humminbird APEX-mallisto

Humminbird Solix -mallisto

Humminbird Helix-mallisto

Humminbird-talviluotaimet