Een binnenvaarttanker schuift de haven van Rotterdam binnen. De stuurman werpt een blik op het echoloodscherm: 11,4 meter onder de kiel. Voldoende voor een schip met een diepgang van 3,8 meter. Zonder die meting zou elke passage door onbekend vaarwater een gok zijn.
Het principe: geluid gaat naar beneden en terug
Een echolood zendt een korte geluidspuls verticaal naar de waterbodem. De puls reist met een snelheid van ongeveer 1.480 meter per seconde door het water, weerkaatst op de bodem en keert terug naar het schip. Door de looptijd nauwkeurig te meten berekent het apparaat de diepte. Omdat het signaal de weg tweemaal aflegt, staat een tijdsverschil van 1,35 milliseconde gelijk aan 1 meter diepte.
De geluidssnelheid varieert licht met de watertemperatuur, het zoutgehalte en de druk. In zoet water liggen de waarden doorgaans tussen 1.450 en 1.500 m/s, in zout oceaanwater iets hoger. Moderne echoloden houden hier rekening mee via kalibratietabellen of automatische sensoren.
Onderdelen van een echoloodsysteem
- Transducer: combineert zender en ontvanger in één behuizing, gemonteerd in de scheepsbodem
- Zender: genereert de elektrische puls die de transducer omzet in geluid
- Ontvanger: vangt de terugkerende echo op en versterkt het signaal
- Tijdmeter: meet de looptijd met hoge nauwkeurigheid (op milliseconden nauwkeurig)
- Display: toont de gemeten diepte als getal of als doorlopend profiel van de bodem
Singlebeam of multibeam
Een singlebeam echolood zendt een enkele smalle bundel recht naar beneden. Dit is de standaard op de meeste binnenvaarders en plezierboten. Een multibeam echolood zendt tientallen bundels tegelijk uit in een waaier dwars op de vaarrichting, waardoor in één doorvaart een volledig bodemprofiel ontstaat. Hydrografische diensten en baggeraars gebruiken multibeam om gedetailleerde dieptekaarten samen te stellen.
| Kenmerk | Singlebeam | Multibeam |
|---|---|---|
| Aantal bundels | 1 | Tot 512 tegelijk |
| Bodembreedte | Direct onder kiel | Volledige dwarsstrook |
| Frequentie | 30-210 kHz | 200-400 kHz (ondiep) |
| Toepassing | Navigatie, pleziervaart | Hydrografie, baggeren |
| Kosten | Laag tot middel | Hoog |
Frequentie bepaalt diepte en resolutie
De meest gebruikte frequenties voor singlebeam echoloden zijn 210 kHz voor ondiep water en 30-33 kHz voor dieper water en oceaangebruik. Een hogere frequentie geeft een nauwkeuriger, fijner beeld van de bodemstructuur maar dringt minder diep door. Lage frequenties kunnen de zeebodem op duizenden meters diepte bereiken, maar missen detail.
Uitvinding na de Titanic
De echoloodtechniek werd in 1912 uitgevonden door de Duitse natuurkundige Alexander Behm. Na de ramp met de Titanic zocht hij een methode om ijsbergen op afstand te detecteren. De echo-detectie bleek daarvoor minder geschikt, maar werkte uitstekend voor dieptemeting. In 1913 legde hij zijn uitvinding vast in een patent. Pas in de jaren twintig van de twintigste eeuw vond de technologie haar weg naar commerciële en militaire schepen.
