电子多波束发展历史悠久，至今已到第五代产品，这里以国际上SeaBat7125、R2Sonic2024、EM2040三种主流的浅水多波束系统和SeaBeam3012全海深多波束系统为例，分别介绍它们的特点和优势。

1.SeaBat7125多波束测深系统

Reson公司作为目前全球知名的多波束测深系统、声呐、换能器和水听器等声学产品的制造商，其浅水多波束系统在国际上占据重要地位，SeaBat7125型多波束测深系统是目前Reson公司最新的浅水型双频高分辨率多波束测深系统，应用于500m以内水深的测绘工作。

（1）主要特点

①动态聚焦技术和窄波束技术：采用动态聚焦波束确保系统具有高分辨率；系统接收机采用高速采样频率，再加上窄波束技术，保证了数据质量和分辨率。

②更新率：最大扫宽165°，数据更新率50Hz。

③数据输出：水深数据、侧扫数据等其他类型格式数据。

④底跟踪：使用中心能量、零相位交叉算法，结合幅度与相位来探测水底。

⑤横摇稳定性补偿：在测量过程中根据横摇姿态进行实时波束横摇补偿。

⑥不确定度输出：计算每一次测深的不确定度，并用图标的方式显示出来。

⑦扫宽可调：扫宽范围从45°到145°可调，允许用户控制扫测的覆盖宽带，且具有波束密度调节模式。

⑧自动导航测量：当自动导航测量模式被激活后，系统会自动引导测线、分析底部跟踪水深数据，自动判断平均水深和最大可用扫宽角度，自动优化测量参数设置，实现水深导航测量自动化。

⑨等距/等角模式选择：可选择以等角或等距模式测量。

⑩硬件同步脉冲输出：处理器能产生与发射脉冲同步的TTL（Transistor-Transistor Logic）脉冲。

自适应门限：可选择3种不同的门限，包括无门限、绝对门限和自适应门限。

（2）系统技术指标

工作频率：200/400kHz双频可选；

覆盖宽度：5.5倍覆盖宽度；

发射频率：每秒可达50次，根据水深不同而变化；

换能器波束角：1.0°×0.5°、2.0°×1.0°；

波束扫宽：140°、165°；

测量范围：0.5～500m；

发射脉宽：33～300微秒；

测深分辨率：5mm，符合IHO S-44标准。

（3）系统组成

声呐显示单元；

处理单元，内置PDS2000数据采集后处理软件；

声呐发射和接收单元（声呐换能器）；

GNSS（信标机、RTK、星站差分等多种类型可选）；

定向罗经（电罗经、光纤罗经可选）；

三维姿态仪；

声速仪（表面声速仪和剖面声速仪）。

（4）系统单元介绍

SeaBat7125声呐处理器为5U设计，19寸机架安装结构，能连接声呐探头，运行数据采集软件PDS2000。后面板为标准的PC接口界面，能连接键盘、鼠标、USB，此外声呐头也连接在后面板底部。内置8个RJ-45插口的串口卡，姿态仪、时间和声速输入将使用3个口，其他5个口可用于连接外部设备。图6-45、图6-46为声呐处理单元前面板和后面板。

图6-45　声呐处理单元前面板

图6-46　声呐处理单元后面板

SeaBat7125型多波束声呐换能器（探头，图6-47）为耐压钛合金T形结构，能长时间浸泡在海水中。探头里的电子单元包括：数字控制器、电源、发射机和接收器。

图6-47　SeaBat7125多波束声呐探头

2.R2Sonic2024多波束测深系统

R2Sonic2024多波束测深系统是美国R2Sonic公司在多波束领域的新一代产品，保持了前代多波束产品的灵活性、便携性和易于使用的特性，且在测量范围、扫幅宽度和更新率方面均有提高。

（1）系统特点

①属于宽带多波束，可在200k～400kHz范围内实时在线选择20多个工作频率；

②条带覆盖宽度在10°～160°范围内实时可调，可根据实际情况选择合适的覆盖角度。当选择一个较窄的覆盖扇区时，所有的波束集中在这个窄条带内，增加了系统的分辨率，可检测水底微特征和小目标；

③具有等角和等距波束模式、纵横摇实时补偿和量程自动检测能力；

④具有“测深”与“前视”声呐转换功能；

⑤具有近场聚焦功能。

（2）系统技术指标

工作频率：200k～400 kHz；

带宽：60 kHz；

波束角：0.5°×1°、1°×2°；

覆盖宽度：10°～160°；

最大量程：500m；

最大发射率：75Hz；

量程分辨率：1.25cm；(www.daowen.com)

脉冲宽度：10μs～1ms；

波束数目：256个；

接收阵重量：12kg。

（3）系统组成

R2Sonic2024系统由基本声学系统、数据实时采集处理显示系统、辅助设备和后处理软件系统四部分组成，如图6-48所示。

图6-48　R2Sonic2024多波束系统组成

3.EM2040多波束测深系统

EM2040多波束测深系统是Kongsberg Maritime集团（2003年，Simrad公司与其他几个公司合并组建Kongsberg Maritime集团）在2010年推出的一款浅水多波束产品。原Simrad公司是全球知名的多波束厂商，尤其深水多波束产品以性能稳定、技术先进著称。EM2040多波束是Kongsberg Maritime首次将深水多波束优点应用到浅水的多波束系统，属于宽带高分辨率多波束测深仪。

（1）系统特点

①工作频率为200k～400 kHz，可根据应用环境选择不同的工作频率；

②每Ping双条带，测量速度和航向测点密度加倍，采用FM chip技术，测深范围更大；

③发射扇面分为3个扇区，频率各不相同，这一特性有效抑制了60°以外波束存在的多次回波反射干扰，也便于实现Pitch、Yaw实时运动补偿；

④波束角有0.4°×0.7°、0.5°×1°、0.7°×1.5°三种可选，波束具有Roll、Pitch、Yaw实时运动补偿功能；

⑤发射和接收都具有近场聚焦功能；

⑥脉冲宽度很短，小于25μs，使得斜距分辨率达到20mm，深度分辨率可达毫米级；

⑦耐压深度达到水下6000m。

（2）技术指标（以EM2040-04为例）

工作频率：200k～400kHz；

最大Ping率：50Hz；

扫宽：140°（单声呐探头）、200°（双声呐探头）；

波束模式：等角、等距和高密度；

实时Roll稳定范围：±15°；

实时Pitch稳定范围：±10°；

实时Yaw稳定范围：±10°；

波束角：0.4°×0.7°、0.5°×1°、0.7°×1.5°；

最大测深值（海水）：工作频率为200 kHz时，635m，工作频率为300 kHz时，480m，工作频率为400 kHz时，315m；

单Ping双条带测深点数（单声呐探头）：800个。

（3）系统组成

基本的EM2040系统由四部分组成：甲板处理单元、发射换能器、接收换能器和工作站，辅助传感器还需要姿态传感器、定位系统和声速剖面仪，系统可选择输入换能器表面声速数据。EM2040多波束系统组成如图6-49所示。

4.SeaBeam 3012多波束测深系统

SeaBeam3012多波束测深系统是德国L-3 ELAC Nautik公司生产的深水多波束测深系统。该系统可在140°开角内采集测深数据和侧扫数据，并具备实时全运动补偿技术。

（1）系统特点

①工作频率为12kHz；

②测深范围为50～11000m；

③条带最大覆盖扇区开角为140°，根据船的噪音水平和海水的条件最大覆盖宽度约为31000m；

④航向波束宽度为1°或2°，侧向波束宽度为1°或2°，波束具有Roll、Pitch、Yaw实时运动补偿功能；

图6-49　EM2040系统组成示意图

⑤发射和接收都具有近场聚焦功能；

⑥脉冲宽度为3～20ms，可手动或自动调节。

（2）技术指标

工作频率：12 kHz；

最大Ping率：50 Hz；

扫宽：140°；

波束模式：等角、等距；

实时Roll稳定范围：±10°；

实时Pitch稳定范围：±7°；

实时Yaw稳定范围：±5°；

波束角：1°×1°、2°×2°；

最大测深值（海水）：11000m；

单Ping测深点数：205个。

（3）系统组成

SeaBeam3012深水多波束测深系统由发射和接收控制单元、换能器阵列（包括发射阵列和接收阵列）、操作站、水柱影像工作站及辅助传感器（包括姿态传感器、定位系统和声速剖面仪等）组成。SeaBeam3012多波束测深系统的发射和接收控制单元如图6-50（a）所示，换能器阵列安装如图6-50（b）所示。

图6-50　SeaBeam 3012主要组成（L-3 ELAC Nautik，2013）