Kaikutekniikka tutuksiKaiku aiku iku ku

Kaikutekniikat kehittyvät huimaa tahtia. Otamme tekniikat haltuun lyhyellä oppimäärällä.

Osa uusimmista luotaimista sopii kalastajille, osa veneilijöille, osa hylkyjen etsijöille, ja vesirakentajillakin on omat suosikkilaitteensa.
Kaikuluotain mittaa nimensä mukaisesti veden alaista maailmaa lähettämällä äänipulsseja ja mittaamalla niiden kaikuja. Graafinen kaikuluotain toimii karkeasti samalla tavalla kuin tutka. Vähän kuin maailmaa katselisi taskulampun valossa.

Anturi

Anturi muuttaa luotaimen sähköimpulssin ääniaalloksi, joka etenee vedessä. Kun ääniaalto osuu johonkin kohteeseen, osa siitä heijastuu takaisin, ja anturin kuunteleva vastaanotin pystyy mittaamaan sen voimakkuuden ja viiveen lähetettyyn ääniaaltoon nähden. Viiveestä lasketaan kohteen etäisyys.

Antureita on moneen lähtöön. Tämä on yksi pienimmistä, mutta 3d-kaiuissa on noin 20 cm pitkiä antureita.

Keilakulma

Perinteisemmän kaikuanturin äänipulssi etenee kartion muotoisena kuin taskulampun valokeila. Sen kulmaa kuvataan termillä keilakulma. Yleensä keilan poikkileikkaus on pyöreä.

Niin sanottua valaisu- tai skannaustekniikkaa käyttävien kaikujen keilakulma voi olla veneen sivusuunnassa jopa yli 90 astetta mutta pituussuunnassa vain muutama aste.

Riippuu kaikuluotauksen tarkoituksesta, kuinka leveä keilakulma on tarkoituksenmukainen. Ääniaalto etenee paremmin makeassa kuin suolaisessa vedessä.

Kartiomainen keila esittää kohteita kaikkialta keilakulman alueelta kaksiulotteisessa kuvassa. Leveällä keilakulmalla sen tarkkuus on hyvä ainoastaan pystysuunnassa.

Taajuus

Graafisesti piirtävissä kalakaiuissa käytetään ääniaaltoja, joiden taajuus on tyypillisesti 50 ja 500 kilohertsin välillä. Myös matalampia taajuuksia on käytössä, samoin korkeampia. Muutama valmistaja käyttää yli megahertsin (1 000 kHz) taajuuksia tarkimmissa kaiuissaan.

Matala taajuus (alle 100 kHz) etenee vedessä hyvin ja sillä voidaan mitata suuria syvyyksiä, mutta sen graafinen erottelukyky on huono.

Korkeimpia taajuuksia käytetään skannaustekniikkaa käyttävissä kaiuissa. Niillä saadaan parhaimmillaan hyvin tarkkaa kuvaa.

Kaikuluotainten taajuudet ovat reilusti ihmisen ja myös kalojen kuuloalueen yläpuolella. Ihmisen kuulema taajuusalue ulottuu noin 20 hertsistä 20 kilohertsiin.

Chirp

Chirp-tekniikassa äänipulssi koostuu sarjasta eri taajuuksia. Tyypillisesti niiden taajuudet sijoittuvat välille 130–210 kHz.

Korkea chirp (esim. 150–240 kHz) erottelee paremmin pieniä kaloja ja toimii parhaiten matalissa vesissä. Keski-chirp (80–160 kHz) erottelee paremmin isoja kaloja. Matala chirp (alle 80 kHz) toimii parhaiten syvissä vesissä (yli 150 m) ja erottelee isoja kaloja.

Jaetulla näytöllä vasemmalla 200 kHz kaiku ja oikealla keski-chirp, joka erottelee enemmän kohteita.

Kalakaari

Alaspäin näyttävä kaiku näyttää isot kalat kaarina.

Kalakaaren piirtyminen edellyttää, että luotaimen herkkyys on riittävän suuri. Myös veneen nopeuden on oltava sopiva.

Myös näytön koko ja zoom-taso vaikuttavat, sillä pienissä näytöissä yksi kuvapikseli voi vastata vedessä jopa 15 cm pystykerrosta 15 metrin syvyysalueella. Yleensä ihan pienet kalat eivät piirry kaarena.

Viistokaiku

Nimensä mukaisesti viistokaiku skannaa pohjaa viistosti veneen molemmille puolille. Näillä laitteilla voi etsiä esimerkiksi hylkyjä, mutta ne sopivat myös kalastajille.

Viistokaiun tarkkuus perustuu pituussuunnassa hyvin terävään keilaan ja korkeaan taajuuteen.

Viistokaiun digitaalinen kuvankäsittely selkeyttää kuvaa varjoilla. Jos kalaa näkyy, sen syvyyden voi päätellä kohteen ja varjon välimatkasta.

Kuvassa Suomenlinnan itäpuolella oleva sodanaikainen portti Garminin viistokaiun kuvaamana.

Alas näyttävä kaiku

Skannaustekniikkaa käyttävät alas näyttävät kaiut toimivat samalla periaatteella kuin viistokaiut. Kuva on parhaimmillaan lähes valokuvamaista. Näitä käytetään kalastukseen ja pohjan tutkimiseen.

Eri valmistajat käyttävät tällaisista kaiuista eri nimityksiä, esimerkiksi Down Imaging, DownVision, DownVü tai DownScan.

3d-kaiku

Kolmiulotteisen kaiun prosessori ymmärtää vedenalaisen maailman kolmiulotteisena, mutta kaksiulotteinen näyttö rajoittaa sen esittämistä. Katselupistettä ja -suuntaa voidaan muuttaa melko vapaasti, mikä antaa kolmiulotteisen vaikutelman.

Esimerkiksi Furunon kolmiulotteisen luotaimen anturissa on kymmeniä erillisiä keiloja. Muut valmistajat käyttänevät samantyylistä tekniikkaa.

3d-kaiku pystyy näyttämään myös kaloja.

Eteen näyttävä kaiku

Tavallisen veneilijän kannalta eteenpäin näyttävä kaiku katsoo nimensä mukaisesti veneestä eteenpäin, ja tämä on veneilijän kannalta kiinnostava tieto.

Kaksiulotteisessa kaiussa veden syvyys näkyy selkeästi. Kaiku näyttää kohtuullisen leveän keilan alueelle sattuvan matalimman kohdan, olipa se kulkusuunnassa tai kaikukeilan reunassa.

Live-kaiku

Yleensä kaikuluotain piirtää uutta kuvaa sen oikeaan reunaan, ja aiemmin piirtynyt kuva liikkuu vasemmalle. Käytännössä kuva on lähes ajantasaista vain oikeassa reunassa.

Live-kaiku skannaa samaa keilakulmaa jatkuvasti, ja koko sen esittämä kuva-alue on jatkuvasti tuoretta. Tällaisessa kuvassa voi nähdä kalojen liikkuvan reaaliaikaisesti.

• Teksti ja kuvat: Timo Kuukkanen