t;.f~11jøl'tli8i-tøhlo'tcti"e-t ~~.wt~/~g,t

Transkript

1 /' & t;.f~11jø'ti8i-tøho'tcti"e-t ~~.wt~/~g,t PRESISJON VED AKUSTISK MENGDEBEREGNING AV FISK Hovedfagsoppgave 1 fiskeribioogi av Asge:r Agen Institutt for fiskeribioogi Universitetet i B~rgen Våren 1979

2 - 2 - ) ''!! :-i' FORORD Denne hovedfagsoppgaven er basert på akustiske måinger på brising (Cupea sprattus, Linne) i Hardangerfjorden og Nordfjord og på sid (Cupea harengus, Linne) og brising i Lindåspoene. Måingene er foretatt i perioden september mars Måingene i Hardangerfjorden og Nordfjord er gjort på oppdrag fra Fiskeridirektoratets havforskningsinstitutt og er gjennomført i samarbeid med forsker Odd Nakken. Måingene i Lindåspoene er utført i samarbeid med amanuensis Magnar Aksand ved Institutt for fiskeribioogi, og er en de av et samarbeidsprosjekt meom Fiskeridirektoratets havforskningsinstitutt, Institutt for marinbioogi og Institutt for fiskeribioogi. Måeresutatene har gjort det aktuet å kargjøre hviken betydning en de utstyrsparametere har for presisjonen ved akustisk mengdeberegning av fisk. Jeg har funnet det nødvendig å behande dette i oppgavens første de, før resutatene presenteres. For å sammenikne disse måingene med måinger oppnådd med bedre akustisk utstyr, har jeg også tatt med data innsamet med F/F"G.O.Sars" på 5 oddetokt i Barentshavet i perioden

3 - 3 - I N N H O L O I. INNLEDNING 3 II. EN DEL UTSTYRSPARAMETRE OG DERES BETYDNING FOR PRESISJONEN 7 [ ' 1. Definisjoner 7 2. Ekkointegrering generet 9 3. Integratorens dynamikk Konsekvenser av en ugunstig minimumsterske Retningsavhengighet Terskeeffekt og terskefaktor 4.3 Terskefaktorens avhengighet av fisketetthet og fiskefordeing 4.4 Terskefaktorens dybdeavhengighet 4.5 Terskeens betydning for C-verd~ bestemmeser 4.6 Minimering av terskeeffekten 4.7 Krav ti integratordynamikk 5. Ti~fedige fei integrert ekkomengde III. MATERIALE OG 1. Toktoppegg METODER 2. Akustisk utstyr 2.1 Tekniske data 2.2 Vurdering av anvendt utstyr 3. Hydrografi 4. Fangsting 5. Vurdering av ekkogrammer 6. Fiskeprøver 7. Bearbeidese og beregningsmetoder

4 - 4 - IV. HYDROGRAFI OG ATFERD 1. Res u tater 2. Diskusjon , V. VARIASJONER I AKUSTISKE TET:TRETSEST IMAT! L 1. Resutater 1.1 Døgnvariasjoner 1.2 Arstidvariasjoner 1. 3 Variasjoner fra dekning ti dekning 2. Diskusjon VI. VEKST, KONDISJON OG FETTINNHOLD HOS BRISLING 1. Resutater 2. Diskusjon 11 o 11 o 11 9 ' VII. VIII. TAKK SAMMENDRAG IX. LITTERATUR 125 APPENDIX A 131 APPENDIX B 149

5 - 5 - I. INNLEDNING En fornuftig reguering av fiskeriene krever gode bestandsmå. Mange mengdeberegningsmetoder er i dag i bruk, men ingen er god for ae fiskebestander. Metodene må tipasses fiskeart og utbredesesområde. Den akustiske mengdeberegningsmetoden be utviket i åra og anvendes i dag på en rekke viktige fiskebestander over hee verden. En kort historisk oversikt over utvi~inga av metoden finnes i FORBES & NAKKEN (1972). Metoden reknes som særig god for peagiske fiskearter med svømmebære. For bunnfisk er den noe mer usikker, men i mange tifee anvendes den fordi den antas å være den metoden som gir best presisjon i forhod ti innsatsen. Det finnes ingen statistisk variansestimator som ut fra måte parametre gjør det muig å beregne varians ti et enket akustisk mengdeestimat. Føgeig er det vanskeig å si hvor mye innsats som må egges i et akustisk tokt for å oppnå en ønsket presisjon. Faktorer som åpenbart har betydning for presisjonen er: egenskaper ved anvendt utstyr fiskens atferd og fordeing kursnettets struktur og tetthet. ~ ~---'"-,.. Denne hovedfagsoppgaven ska beyse en de av de nevnte faktorer. Formået kan sammenfattes i 3 punkter:

6 - 6-1 Utrede en de utstyrsparametres betydning for presisjon. 2. Undersøke kurstetthetens betydning for presisjon. 3. Undersøke atferd og vekst hos brising i Hardangerfjorden i vinterhavåret. ' 1

7 - 7 - J I. EN DEL UTSTYRSPARAMETRE OG DERES BETYDNING FOR PRESISJONEN 1. Definisjoner Jeg har vagt ~ bruke norske betegneser for de uike begrep innen akustikken. Matematiske symboer og forkorteser refererer seg imidertid ti engesk terminoogi. Føgende iste viser symboer brukt for de forskjeige begrep. Varianter av disse symboer er nærmere definert i teksten. b(8,~) - Retningsavhengighetsfunksjonen (drectivity pattern function) Se Kap. I 4.1. c C Lydhastighet (ca m/s i 35% sjøvann ved 5 C). Konstant som angir forhodet meom overfatetetthet av fisk og integrert ekkomengde. EL Ekkoniv~ (Echo eve) 10 og I, angis i db. ENL Effektivt støyniv~. - Niv~ for mottatt uønsket yd. f I L M N P p Frekvens. Lydintensitet, ekkointensitet. Fiskeengde. Utseit distanse. Integrert ekkomengde (summert y<;i)jt.engitet) M=Cp (Angis vanigvis som mm integratorutsag pr. n.mi.) Voumtetthet av fisk. Anta ping ): anta utsendte ydpuser. Pingrate (Angis vanigvis som anta ping pr. minutt).

8 - 8 - R SL Dybde (range), egentig avstand fra svingeren. Kidenivå (source eve) angis i db~ 1~Bar ref 1 m. TS Måstyrke (target strength) angis i db. T Terskenivå, angis i db TV u V a s e A. p a 4n T Drienteringsvinke, aspektvinke (tit ange). Spenning. Båtfart (vanigvis angitt i knop). Absorbsjonskoeffisient for yd i sjøvann, angis i db pr. m. 0,23a Vinke ut fra akustisk akse. Bøgeengde. J~: -~ ~n'<t-e.r:fatetetthet e.h, av fisk (angis vanigvis som. h pr. ( n. mi ) 2). Akustisk tverrsnitt (acoustic cross section) for et ydrefekterende må. Pusvarighet, angis i miisekund. ~ Vinke i forhod ti et definert retningspan agt gjennom akusti k akse. Romvinke (soid ange), angis i steradianer. Oppøsningsvoum: Voumet innenfor en hav pusengde. TVG- Dybdeavhengig forsterkning (Time varied gain). og er konsekvent brukt som betegnese for den Briggske ogaritme.

9 Ekkointegrering generet Jeg vi kort gå gjennom hovedpunktene for teorien som igger ti grunn for eektronisk ekkointegrering. Gjennomgangen bygger på FORBES & NAKKEN (1972). Betrakt en forekomst av fisk med samme måstyrke. Fiskene er tifedig fordet med en midere tetthet på N fisk pr. m 3. Mottatt ekkointensitet fra en enket fisk er iføge sonarikninga: (: ) I der I er ydintensiteten for den utsendte ydpus. Innenfor o romvinkeen ~vi det i dybdeintervaet 6R være N R 2 6R~ anta fisk som er tifedig fordet i stråen. Lar IT repre- '(,, '. (...,/. / ( sentere ae ekko som mottas i tidsintervaet T/2. D.v.s. at t\, IT er summen av ae ekko som mottas fra dybdsintervaet 6R"'cT/2. Dette kan uttrykkes v.h.a. ikning (1):. -2SR ~ CJ e I o 47T _R_4_ J 2 2 NR ct/2 b (8,cj) d~ ~ (2) J b 2 (8,cj) d~ "' konstant "' ~o for en gitt svinger og tisvarer romvinkeen for en ekvivaent idee stråe. Dette innsatt i ikning ( 2) gir: Na e -2SR CT IT I o ~ 47T R2 2 o

10 Når svingeren mottar ekkointensiteten IT' genereres en eektrisk intensitet,u 2, (se Fig. 1) som er proporsjom na med IT. u 2 m k I o No 4n -2SR e C T -y- ~o hvor k står for svingerens mottakerføsomhet. Før integrering bir denne intensiteten forsterket med 20 og R + 2aR i tiegg ti ineær forsterkning i mottaker og integrator. Den forsterkete intensiteten bir da U 2 g. R2. U 2 f -2SR m ' e ' hvor g er ineær forsterkning og gig forsterkning. ninga gir ( 3 ) u 2 f C N Uttrykket for hvor er dybdeavhen R 2 / -2SR e U 2 innsatt i denne ikm c C T k g- I o -2- ~ o a 4i Integrert eektrisk intensitet generert av ekko fra fisk i dybdeintervaet ~R, summert over P ping bir \/ ~1' p I f o ~R u 2 f dr P N C ~R P, der N er gjennomsnittig voumtetthet av fisk i ~R over P ping. M er i de videre betraktninger betegnet som integrert ekko-

11 11 mengde eer integratorverdi. p =.._P L V Når integratoren automatisk kompenserer for p/v, bir integratorverdien: ( 4 ) M M' E. L V N c c p, hvor ( 5 ) p N b.r er gjennomsnittig overfatetetthet av fisk angs den utseite distansen L. Hvis a mottatt ekkomengde fra fisk b~r integrert, er atså integrert ekkomengde et må for overfatetettheten av fisk. 3. Integratorens dynamikk Fig. 1 viser skjematisk et eektronisk ekkointegreringsutstyr. Nærmere beskrivese finnes i VESTNES & NAKKEN (1970) og ANDN. (1975). EKKOLODD Skr_:_ver j ~ t Proporsjona forsterkning f1ottaker [Sen~ 20 ogr ~ '2aR ---, L tq;,i:j-- - -~~'-- --~ I\ Lydsig'na r I N T E G R A T O R forsterkning : L _J Signaene integreres hvis Umin< U 1 < Umax Um = spenning generert i svinger ui "' inn~angsspenning ti integrator UF "' spenninz forsterket i integrator uf 2 D u~in kvadrert spenning minimumsspenning for integrering= terskespenning umax ::: rnuximumsspanning for integrering" kippenivå ~ Sir;nngangen Gektronisk ekkoint8r,reringsutstyr.

12 j Det er ønskeig å integrere bare de signaer som dannes av ekko fra evende organismer. Systemet mottar derfor yd innenfor et smat frekvensområde som svarer ti frekvensbåndet for den utsendte ydpus. Likeve vi en atid motta en de uønsket yd. Nivået (ENL) for mottatt uønsket yd er bestemt av støy fra omgivesene, svingerens frekvensog retningsavhengighet og etterkang i omgivesene (URICK 1967 og GERHARDSEN, BORUD, PETTERSEN & SØRLAND 1968). For å unngå å integrere støysigna, settes en inngangsterske på integratoren. Den settes sik at ( 6 ) T. > ENL, m1n hvor T. er aveste ydnivå som m1n fører ti integrering. U. (Fig. 1) er den tisvarende m1n terskespenning på kaibrert uttak. Det er også en øvre grense, U max, for hvor store signa som kan integreres. Når signaene er større enn Umax' går integratoren i metning. U avhenger av integratorforsterknmax ninga og er størst ved aveste forsterkning. integratorforsterkning vi i praksis U max Ved aveste være den største signaspenning som ikke fører ti kipping i mottakeren. (Når det anvendes en bunnstopp-funksjon på integratoren, bare hvis bunndiskrimi- gjeder disse betraktningene om U max natoren er stit tistrekkeig avt.) Integratorens dynamikk måt 1 db bir da ( 7 ) 20 og U max - 20 og U m1n. T max - T min' hvor T max er det høyeste ydnivå som ikke fører ti kipping.

13 -~ Ae signa som er kraftigere enn U max,vi bi integrert som om de var bare U max, mens signa svakere enn U m1n. mistes het. Probemet med reduksjon av store signa Probemet med tap av svake signaer har en imidertid mindre kontro over. 4. Konsekvenser av en ugunstig integratorterske kan vanigvis overkommes ved å anvende riktig integratorforsterkning. Enhver ekkooddsvinger har et gitt retningsdiagram. Retningsavhengigheten er den samme for sending og mottak. Hvis en gjenstand med fast måstyrke passeres under svingeren i forskjeige posisjoner som ae er ike angt fra svingeren, vi måt ekkointensitet fra gjenstanden avhenge av posisjonen etter et mønster som vist i Fig db inja representerer ae posisjoner hvor måt ekkointensitet er 1 db avere enn ved akustisk akse, -2 db inja representerer posisjonene hvor ekkointensiteten er 2 db avere enn ved akustisk akse o.s.v. Fig. 3 er en kurve for mottatt ekkointensitet, I(i), pottet mot anta db-injer, i, ut fra akustisk akse.. i.

14 j Fig. 2. Ideaisert tverrsnitt av en sirkuær ydstråe. Sirkene er isoinjer for to-veis retnihgsavhengighet. Taene angir ekkointensiteten mottatt fra en fisk passert på isoinjene (i db reativt ekkointensiteten mottatt fra samme fisk på akustisk akse). x : Akustisk akse. I (i) i-'.6 Q) i-'.-i U,4 ~ Q) i-' ~.-i.2 o ~ ~ r...: i Anta db-injer ut i retningsdiagrammet Fig. 3. Mottatt ekkointensitet fra en fisk med fast måstyrke som funksjon av fiskens posisjon i forhod ti akustisk akse. Posisjonen er angitt i anta db-injer ut i to-veis retningsdiagram.

15 _j Funksjonen, I(i), er gitt ved db-definisjonen: 10 og I ( i) rror -i db der I(o) er ekkointensiteten ved akustisk akse. (8) Det gir I(i) = I(o) 10 -D, 1 i For de videre betraktninger settes I(o) = 1. Da er I(i) et må på svingerens retningsavhengighet. Vanigvis angis retningsavhengigheten som en funksjon av vinkeen 8 ut fra akustisk akse og vinkeen ~ ut fra et definert retningspan agt gjennom akustisk akse. Toveis retningsavhengighet angis da som b 2 (8,~). Det betyr at ( 9) I ( i1 ( 1 o) i -20 og b(8,~) Betrakt samme fiskefordeing som i avsnitt 2. Anta at vi integrerer ekkoene fra bare de fiskene som faer innenfor db-inje nr. it. Det betyr at uttrykket 0, J 2 b (8,~) drt ikning(2)reduseres ti rtt J b 2 (8,~) drt hvor rtt er romvinkeen som svarer rt=o

16 j ti areaet innenfor it. Antar så at areaet innenfor i-te db-inje er proporsjona med i. D.v.s. ~ 2. 2). Iføge ikning (9) er da = ai (se Kap. III ~t it J b 2 (8,cp) d~=aj I (i) di ~=O i=o,. Uttrykket for integrert ekkomengde bir ( j j 1 M(it) Cp j ~o it a J I ( i ) di i=o Når it -7 CC er a J I ( i) di ~o i=o it Dette innsatt i ikning ( 11 ) gir it I ( i) di i~j (12) M (it) Cp og M ( CC ) Cp aj cc i= o I ( i) di og it M (it) Ji=o I ( i) di Cp J~ I ( i ) di =O ( 1 3) Etter som I (o) <-~ M (it) 1, BP Cp

17 _j En fisk i oppøsningsvoumet Antar en tifedig fiskefordeing som er spredt nok ti at vi adri får mer enn en fisk i oppøsningsvoumet. Etter tistrekkeig mange ping kan vi regne med ~ ha hatt tinærmet ike mange fisk innenfor ae deer av stråen. dette antaet tisvarer N pr. m 3, ska integrert ekkomengde summert over ae ping være M = CP iføge ikning(4). Ved en sik enketfiskfordeing vi imidertid en integratorterske som svarer ti ekkoet fra en fisk passert på db-inje nr. it' føre ti at bare de fiskene som faer innenfor it' gir integratorbidrag. Integrert ekkomengde, M (it), i forhod ti teoretisk mottatt ekkomengde (Cp) er da gitt ved ikning ( :1 3) : N~r n fisk i oppøsningsvoumet N~r fere fisk faer innenfor samme oppøsningsvoum, vi ekkoene fra disse overappe. av faseforskjeen meom enket-ekkoene. Resutant-ekkoet vi avhenge Når faseforskjeen er tifedig, er forventet resutantekko fra n fisk i oppøsningsvoumet for en idee str~e ik n I, der I 8 8 er ekko-intensitet fra en enketfisk. Ved bruk av en ikkeidee stråe vi terskeen overskrides n~r det i et gitt oppøsningsvoum er tistrekkeig mange fisk tistrekkeig gunstig passert (b~de med hensyn p~ str~edirektivitet og faseforskje). avhenge av sannsynigheten for ~ Betydningen av en gitt terske vi atså ha tistrekkeig mange fisk tistrekkeig gunstig passert i et gitt oppøsningsvoum.

18 _j - 1 B - For ~ iustrere hvordan terskeeffekten kan avhenge av antaet (n) fisk i oppøsningsvoumet, har jeg antatt en situasjon hvor de n fiskene har samme posisjon. Da vi terskeen overskrides hvis de n fiskene faer innenfor db-inje nr. it + 10 og n, (når terskeen svarer ti ekkoet fra en enketfisk passert p~ db-inje nr. it). Etter mange ping vi da integrert ekkomengde i forhod ti mottatt ekkomengde være it + 10 og n M (it.n) f I ( i ) di i=o ( '] 4) 1 - Cp f I (i) di i=o 00 n I (it) eer ( 1 5) M (it.n) Cp tf. der tf 1- I (it) n tf angir hvor stor ande av ekkomengden som integreres og bir i det føgende benevnt som terskefaktoren. I (it)/n er et reativt m~ for hvor mye som tapes p~ grunn av terskeen. Fig~ 4 viser terskefaktoren pottet mot it for tre verdier av n, og Fig. 5 viser terskefaktoren pottet mot n for tre uike verdier av it. Sev om figurene forutsetter en spesie fiskefordeing, viser de en genere tendens: Terskefaktoren går asymptotisk mot 1 n~r n øker. og den g~r raskere mot 1 når it er stor. Kurven for n = 1 i Fig. 4 viser hvor stor de av den mottatte ekkomengde som kommer fra areaet innenfor db-i~e nr. it pottet mot it. Den innerste de av stråen betyr

19 atså mest for integrert ekkomengde. Det er derfor naturig å definere den betydeige de av stråen ti å være den deen som igger innenfor den db-inja hvor M(it, 1 )/Cp begynner å fate ut. To-veis retningsdiagram for de feste svingere viser at sidesøyfene igger db avere enn akustisk akse, -atså utenfor den betydeige de av stråen. Jeg har derfor sett bort fra sidesøyfene ved disse betraktningene.,9.8.7 :Y o +-'...'<: ru 4- ri (!)...'<: ({] :Y (!) E--<.6.5,4 3, O o it Ytterste db-inje hvor enketfisk-ekko overskrider terskeen. Fig. 4. Terskefaktoren pottet mot it for tre forskjeige anta fisk i oppøsningsvoumet, når terskeen svarer ti ekkoet for en fisk passert på db-inje nr. it. Figuren forutsetter at ae fisk i et gitt oppøsningsvoum har samme posisjon.

20 i.9.a.7 a:m(o,n)/cp b:m(3,n)/cp c:m(o,n)/cp o Anta fisk i oppøsningsvoumet n Fig. 5. Terskefaktoren pottet mot anta fisk i oppøsningsvoumet for tre verdier av it, som er den ytterste db-inje hvor et enketfiskekko overskrider terskeen. Figuren forutsetter at ae fisk i et gitt oppøsningsvoum har samme posisjon. 4.3 I ~ ~ 1f~~tg~ Q _~~b Qgigb t_~~-fi ~~t~ttb t_gg f~ ~ fg~g ~Qg Sannsynigheten for mange fisk i et gitt oppøsningsvoum avhenger av voumtettheten av fisk, sik at terskefaktoren går mot 1 når voumtettheten er stor. Ved en gitt overfatetetthet av fisk vi voumtettheten avhenge av fiskens fordeing. En vertikat spredt fiskefordeing som gir en terskefaktor ik nu, kan same seg i et tett sør eer i stimer og gi en terskefaktor tinærmet ik 1. Når terskeen er ugunstig, vi atså integrert ekkomengde fra en gitt overfatetetthet av fisk være sterkt avhengig av fiskefordeinga.

21 _j Ved integrering anvendes en 20 og R + 2aR dybdeavhengig forsterkning. Det betyr at TVG-forsterket ekkointensitet for en enketfisk avtar med 20 og R, fordi totat sprednings- og absorbsjonstap er 40 og R + 2aR. En terske som tisvarer ekkoet fra en fisk passert 6 db ut i str~an i et dyp, vi derfor tisvare ekkoet fra samme fisk passert p~ akustisk akse i det dobbete dyp. Fig. 6 er et patt over ae posisjoner hvor ekkoet fra en fisk med fast m~styrke overskrider terskeen ved forskjeige dyp. Hvis det adri er mer enn en fisk i oppøsningsvoumet, vi atså terskefaktoren minke med R 2 En vertikak homogen fiskefordeing, som gir en stor sannsynighet for fere fisk i oppøsningsvoumet, vi føre ti at anta fisk i oppøsningsvoumet øker med R 2, på grunn av areaøkninga av str~en. taren uavhengig av dypet. I en sik situasjon er terskefak- Vi har hitti bare sett på muige fei i integrert ekkomengde. Det er imid~rtid heten i anta fisk (eer overfate. Vi har at p = ønskeig ~ uttrykke fisketettanta h fisk) pr. area sjø M C. Det er derfor viktig å kunne bestemme C s~ nøyaktig som muig. Fra ikning (3) har vi 0 at C = k g I CT S6 M~ing o 4n 2 av en de av disse o størresene er dessverre beheftet med s~ er nødvendig ~ pers. medd.). store fei at det bruke andre metoder for å bestemme C (NAKKEN

22 _j DYP 0 (m) \ 50 1 o o \ \ \ 15 o A Akustisk akse " G Grense for den betydeige de av stpåen G s Svinger 2 o o A Fig. 6. "Terskeposisjon" for enketfisk pottet mot dyp. Den hetrukne inja viser hvor angt ut fra akustisk akse en enketfisk kan være for å gi et ekko som overskrider en gitt terske.

23 Det er i dag i bruk to metoder som har vist seg å gi brukbare verdier. Den ene metoden er å måe på kjente fisketettheter i en mær eer et bur, sik at en får etabert en direkte sammenheng meom M og p (RØTTINGEN 1975 og JOHANNESSEN & LOSSE 1977). Den andre metoden er en fetmetode. Den går ut på å tee anta enketfisk innenfor en bestemt vinke av stråen og innenfor et bestemt dybdeinterva, samtidig som en integrerer ekkomengden fra samme dybdeinterva (MIDTTUN & NAKKEN 1971 og 1977). Teinga foregår da på et ekkoodd innstit på 40 og R + 2aR TVG og integreringa på et odd med 20 og R + 2aR TVG. En vertikat homogen fiskefordeing vi da gjøre at anta registrerte fisk med 40 og R + 2aR TVG vi øke med kvadratet av dypet, mens integrert ekkomengde (oppnådd med 20 og R + 2aR TVG) ska være uavhengig av dypet. Anta registrerte fisk må derfor divideres på det sampingsvoumet som stråen dekker i det aktuee dybdeinterva, for å gi den voumtetthet av fisk som samsvarer med integrert ekkomengde. Likning (15) gir at egentig estimerer Ctf. M p Det betyr at begge metodene En terskeeffekt av betydning, vi medfø.re at ingen av metodene gir en C-verdi som er riktig for ae voumtettheter av fisk. Teemetoden kan gi en C-verdi som er for iten ved ae fisketettheter som ikke gir rene enketfisk-registreringer. En burmåing utført på store fisketettheter kan derimot gi en C-verdi som er for stor ved iten voumtetthet av fisk. Terskeeffektens dybdeavhengighet tisier dessuten at en C verdi bestemt på grunne enketfisk-registreringer kan være riktig også for større fisketettheter, sev om en C-verdi bestemt ut fra dype enketfisk-registreringer vi være for av ved store fisketettheter.

24 Ae disse beregningene er basert på fisker med samme måstyrke. Det er kart at en fisk med stor måstyrke vi gi integratorbidrag som enketfisk enger ut i stråen enn en fisk med iten måstyrke. Ved en gitt frekvens vi måstyrken avhenge av art, størrese og aspektvinke (NAKKEN & OLSEN 1973). De forskjeige organismer som Æinnes i havet vi føgeig dekke et vidt måstyrkeområde. I de aer. feste situasjoner er det derfor svært vanskeig å beregne den aktuee terskefaktoren. Når visse krav ti den anvendte utstyr er oppfyt, er imidertid terskeeffekten uten betydning for ekkointegreringa. Terskeeffekten er ikke av betydning når føgende krav er tifredsstit: Sev den minste enketfisk av interesse ska i ae posisjoner innenfor den betydeige de av stråen gi et ekko som overskrider inngangsterskeen på integratoren. Dette ska være tifee sev når fisken er på sitt maksimae dyp og inntar sin mest ugunstige orienteringsvinke. Med den betydeige de av stråen menes den de av stråen som igger innenfor den db-inja, i, som gjør M(i,1 )/Cp rv g g Fig. 4). 1 (se Denne grenseinja er definert ved ae kombinasjoner av vinkene 0 og~ som gjør 20 og b(e,~) = -i (jfr. ikn. 10). g Dette er i de videre betraktninger betegnet med 20 og b. g Kravet er EL. > T. der EL. er det minste ekkonivå av intemn m1n m1n resse. EL. kan uttrykkes ved sonarikninga, og T. kan beregmn m1n nes ut fra terskespenning (U. ), mottakerføsomhet (VR' angitt m1n 1 d~), proporsjona forsterkning (G, angitt i db) og dybdeavhen- /,/ / V

25 gig forsterkning (20 og R + 2aR). Det gir (16) SL + TS og R - 2aR + 20 og b > m1n max max g 20 og Umin - VR - G-20 og Rmax - 2aRmax der TS. er den minste m~styrks av intsrsss~ m1n og R max er det største dyp av interesse. Terskeen bør settes sik at U. er ik signaspsnningsn m1n for støy som har gjennomøpt en dybsavhsngig forsterkning p~ 20 og R + 2aR Da er høyre side av uikhet (16) max max ik det effektive støyniv~ (ENL). Kravet bir da ( 1 7 ) SL + TS og R - 2aR + 20 og b >ENL m1n max max g Dette viser at. en eventue terskeeffekt kan eimineres eer rdussrss p~ fere m~tsr: 1) Redusere ENL- kan oppn~s ved~ redusere støy fra omgivesens (f.eks. propsstøy), øks svingsrsns direktivitet eer redusere b~ndbrsddsn fof mottak. 2) Øks SL. Ost kan gjøres ved ~ øks svingsrsns utgangssffskt og virkningsgrad eer ved ~ redusere svingersns ~pningsvinks. Økt pusengde gir ogs~ økt SL. (Samtidig øker oppøsningsvoumst, noe som øker sannsynigheten for tidsovsrappsnde ekko, sik at tsrskssffsktsn bir ytterigere redusert).

26 J ' 3) Øke TS. m1n Denne er fiskeavhenig og vanskeig å påvirke. 4) Redusere a- oppnås ved å bruke avere frekvens. 5) Minke R max kan oppnås ved bruk av tauet svinger. 6) Øke b - ved å anvende en mer idee svinger. g Man må imidertid være kar over at en de av disse metodene kan komme i konfikt med andre ønsker. Ved integrering av ekko fra små fisk på store dyp kan en oppfyese av kravet om minimering av terskeeffekten medføre probemer, særig hvis en samtidig ska integrere ekko fra tette stimer som står grunt. Når integratorens dynamikk er 20 og U - 20 og U., kreves det at max m1n 20 og U m1n. - VR - G-20 og R max - 2aR max <EL< 20 og U max - VR - G - 20 og R m1n. - 2aR m1n. Venstre uikhet er nettopp behandet. Den største sannsynige verdi for EL kan uttrykkes ved sonarikninga, sik at høyre uikhet bir ( 1 8 ) SL + TS - 40 og R. - 2aR og b(o,o)< max m1n m1n 20 og Umax - VR - G - 20 og Rmin - 2aRmin R. m1n TS max er det minste dyp for integrering~og er måstyrken for den tetteste stim av interesse. 20 og b(o,o) = O

27 Differansen meom uikhetene (18) og (16) gir da kravet ti integratorens dynamikk: ( 1 9 ) 20 og U - 20 og U. > (TS - TS. ) + max m1n max m1n R max 20 og og bg R. m1n (TS - TS. ) max m1n Måstyrkedynamikk R 20 og -R-.- max mn Dybdedynamikk 20 og bg Retningsdynamikk God informasjon om fiskens atferd vi i mange tifee redusere kravene ti måstyrkedynamikk og dybdedynamikk. Kravene kan reduseres når bare en ubetydeig ande av fiskene har en orienteringsvinke eer størrese som tisier TS. m1n de største fisker står dypest og de minste står grunnest fiskene danner stimer eer tette sør når de står dypt og danner øsere sør når de står grunt.

28 i Tifedige fei i integrert ekkomengde MOOSE & EHRENBERG (1971) og BOHOLT (1977) har behandet tifedige fei i integrert ekkomengde og vurdert en de utstyrsparametres betydning for sike fei. De har betraktet tifedige fei som skydes: tifedig faseforskje i ekko fra fisk i samme oppøsningsvoum varierende anta fisk i oppøsningsvoumet varierende måstyrke. De har i~pisitt forutsatt at kravene ti integratorens dynamikk og inngangsterske er tifredsstite. Deres konkusjon er at den tifedige feien i integrert ekkomengde over mange ping er iten, og at den minker med økende fisketetthet, med økende åpningsvinke og med minkende pusengde. Dessuten vi feien minke med økende anta ping. Det betyr at variansen for integrert ekkomengde pr. nautiske mi vi avta med økende pingrate. Tifedige fei som skydes kursnettets struktur i forhod ti fiskens fordeing er devis behandet i diskusjonen i Kapitte V.

29 _J ~ III. MATERIALE OG METODER 1. Toktoppegg Hovedformået med måeserien var å få et må for hvordan tifedige fei i et akustisk mengdeestimat kan avhenge av den anvendte kurstetthet. Dette skue oppnås ved gjentatte mengdemåinger på samme fiskeforekomst i et tydeig avgrenset område. Hardangerfjorden har vist seg som en ganske årviss brisingfjord. Tidigere observasjoner tyder på at brisingen vandrer ite omkring i fjorden i vinterhavåret (BAKKEN 1971). Det be derfor bestemt at en skue gjennomføre en måeserie på brising i Hardangerfjorden. Det be panagt et tokt av en ukes varighet hver måned fra oktober 1977 ti mars Denne perioden be betraktet som mest gunstig for en sik måeserie. I sommerhavåret vandrer brisingen mer omkring. Samtidig er det innvandring av O-gruppe brising (SUND 1911, LJØEN 1962, BAKKEN 1966). Dessuten foregår det et periodevis intensivt fiske på fjordbrising om sommeren og høsten. F/F ''Peder Rønnestad" be benyttet ti måingene. Det første toktet ( oktober 1977) viste at ingen områder i Hardangerfjorden hadde store brisingforekomster. De beste områdene var Samafjorden og Eidfjord. På de øvrige tokt be derfor måingene konsentrert om disse områdene. For å få ende måinger fra tettere forekomster, be det i tiegg gjennomført to tokt ti Nordfjord, et i desember og et i februar. På tokt med F/F "Johan Hjort" og F/F "Johan T. Ruud" be det nemig påvist betydeige brisingforekomster i Nordfjord i november Måingene i Nordfjord be konsentrert i området Goppen-Utfjord -Innvikefjord.

30 I begynnesen av hvert tokt be det gått et øst kursnett angs hee fjorden, for å få et inntrykk av den horisontae fordeing av brisingforekomstene. Ut fra dette be et mindre område vagt for mer detajerte undersøkeser. I øpet av hvert tokt be dette området dekket gjentatte ganger med forskjeig kurstetthet og kursnett-struktur (se Appendix A). Måingene i november og desember var devis forhindret av is. Kart over områdene er vist i Fig. 7, 8 og 9. Beskrivese av topografi og hydrografi i Hardangerfjorden finnes i SÆLEN (1962). Nordfjord er beskrevet i WIDERØE (1956). Tisvarende måinger be også foretatt på sid og brising i Lindåspoene i september - oktober 1977 og mars Ti disse m~ingene be det eid to mindre båter - M/B "Hans Reusch" og M/S "Daffy". Beskrivese av hydrografi, topografi og sidas bioogi i Lind~spoene finnes i AURE (1972), DAHL, ØSTVEDT & LIE ( 1973) og FUREVIK ( 1976).De anvendte kursnett er gjengitt i Appendix A. Oppgaven innehoder også ende beregninger basert på resutater fra 5 høstoddetokt med F/F "G.O.Sars" i Barentshavet i årene Dette er tatt med for å sammenikne resutater oppnådd med forskjeig akustisk utstyr. Toktene er beskrevet i BUZETA, DALEN, DOMMASNES, HAMRE & NAKKEN (1975), DOMMASNES, NAKKEN & RØTTINGEN (1976), DOMMASNES & RØTTINGEN ( 1977 ), MON ST A O & RØT T IN GEN ( ) og DOM i" AS NE S, L O EN G & MONSTAD (1979).

31 ~ --~ i i '! i i! ~i : rr n i!. \ L; Fig. 7. Oversiktskart med måeokaitetene innrammet. N = Nordfjord, L = Lindåspoene, S = Samafjord, E = Eidfjord.

32 ~ IN 100 m m m Fig. 8a. Y tre Samaf JOrd. 1' 100 m m Eidf" JOrd-området

33 - 33-6o :o' J_ o '! Fig. 9a. Måe området i Nordfjord. L!NO~--L~S LINDAS- PO'' ~~ ENE C' R A'ILOMc TE ~, " \ \)\ r: i - i "' Ln. dospoene. a

34 Akustisk utstyr 2.1 Tekniske data F/F "Peder Rønnestad" P~ F/F "Peder Rønnestad" be det benyttet en Simrad ekkointegrator, OM II, kopet ti et Simrad vitenskapeig ekkoodd, EK50A. Føgende innstiing be benyttet: Dybdeomr~de: Frekvens: Svinger: Utgangseffekt: Dybdeavhengig forsterkning: B~ndbredde: Pusengde: Skriverforsterkning: Integratorforsterkning: Inngangsterskeinnstiing: Dybdeinterva for integrering: m eer m 50 khz 14 X 7 1 /1 20 og R + 2aR + O db 6 1 khz 0,6 m sek. 30 db eer 40 db O for begge kanaer Varierende Utstyret be kaibrert p~ Forv~g (Askøy) Kaibreringsmetoden var som anvist i FORBES & NAKKEN 097~. Kaibreringa ga ved den aktuee innstiing føgende verdier: Kideniv~ (SL): Mottakerforsterkning(RG): Mottakerføsomhet (VR): 1 1 5, 2 d B // J. Ba r ref. 1 m 85 db~ 1 Vot ved utøpt TVG -5,4 db// 1 Vot pr. ].Bar

35 Ved hjep av disse kaibreringsdata kan TS + 20 og b(8,~) beregnes ut fra m8t signaspenning, U, ("peak" spenning) p8 kaibrert uttak. Når 40 og R + 2 a R TVG anvendes, er: (20) TS + 20 og b(8,~) 20 og U-VR- SL+ 40 og Ru+ 2 a Ru- 3 db 1 ) hvor Ru er dybden for ut øpt TVG. ANON. ( 197 5). Simrad oppgir at Ru = 200 m og a = 0,0158 db/m ved 5 C. Det betyr at TS + 20 og b(8,<j) = 20 og u - 14,4 db o nar 40 og R + 2 a R TVG anvendes. Fig. 1Da viser 20 og u pottet mot TS + 20 og b(8,~). for uike dyp n8r 20 og R + 2 a R Fig. 1Db viser korreksjon TVG anvendes. Simrad A/S oppgir at terskeinnstiing O p8 integratoren svarer ti en signaspenning som er mindre enn 0,01 Vot (peak1. Den aveste spenning, U., som ga integratorutsag be imidmn ertid funnet 8 ~ære 0,03 Vot (peak, ved 40 db integratorforsterkning. Det observerte avvik fra den oppgitte verdi kan skydes unøyaktig integratorkaibrering og eektronisk drift i instrumentene. U. er tegnet inn p8 Fig. 1Da. Signaer større enn m1n u = 7 max Vot (peak) bir kippet i ekkooddet. Fig. viser da at systemets totae dynamikk er 47,4 db, og minste m8styrke som integreres er -44,9 db n8r 40 og R + 2 a R TVG anvendes, eer (-44, og at 1Da R R,) db 1 ) -3 db er korreksjon ved bruk av "peak" spenning, Up, i stedet for effektiv spenning, Urms, fordi 20 og Urms = 20 og Up -3 db.

36 - T ~ F/F "PEDER RØNNESTAD" Sfv!RAD EK 50A U 10~~~~~~~~~-..-~-r.-.,-r.--, ro-r-r-r~>~.-r~-. 20 ~ 7 - T i T r rii-+-~~-+-f t--i--+--t--+-+" / ~ ~Uf')OX-t- -~!! 1 i f,...._ ~ 5 I_L~~~ ~'+-~-~+; 1 -+~t-+4-~-+4-~-~~-+~~~~-+4-~~ ~ '.-;-1 -+-\ ----Ji--\---i-1.-;-\ _:_i -!-+--f--\ f-f-+--if-' -f---t-+-f--f-1-+-f--i--i "'1~-f-f--t---fj~,f-%-f-. "'--' 2 -! 1 1! !_,_,1'-1-f--+-ii--+-rt---i--+-i--+-i--+-1-~': +--+-r--' +- +-t-j--j.ol--'/~-v~ c:--, ' -~- /j 1 H i i i i 1 Vi o 1.5~~~~~~~----i-+----i-+~~-+~+-i-+-+-~-~+-1-r~+-~-+-~~~~~ c I I 1- i, 1! vv :;: 7.J_j~_:_-:_i~i:--+-~...-~~~~~+-:-+---1~++--+-_;_1=1=1-i-_;_; ::!:1:=:+_-+-_~_:::~:::~.;_t_:-,::;;y: _:-,4_-1~+_-:_,-.:::~ o ~ c , 1 vf 1: 0 0: :.s~~~ 4 1~,~f :~~-~~~~~-+--+~-f-x~:;~-t---~i~ --ji f 1 Q ~ ~ 3 ---!-~---..-;.--f--i r ~-+-+/-Æ----r i-t---+-t t - 1 O ~H~ 1-'-i!1, 1..2~~4-L+~ i-~+-4-+-!--t-+~-1-~ ~/f/~--~-+-t-+-i ~! i!! 1 i i ~.S i!!~/ i 0 1 ' ' --t o ~ i i j! /V i ! i v '! ~.05 f---,_j-+--~~_;_-+! /'7'f--+-t--+-t-+-!-+-7!-+~-h-+-i H i ' V ' ~.03 _"_H-Umin ~ -~~ ~!--,, -H!/, 1.!. / 1 j _j 1, f30 ~.01 m -LL1 ~,--+-+-! r----..:.i--A-+--i r--- L-~-~ir-+-+,..,-+.' ~ IT _ 4 o en.007!.! 1/ j' [ :-'-t i / i.oos / /.003. m:. ~-}--+-+-' ~o---f t-+-1-~+-1 [7'--r-!- f--+-f- ---J-.---t-i-..., :.+-~ t i--f t--+-f--t <t i ~-1-4- t t-+-+--it----t-f-+--ir----''-1 -.o 01 -i--! f-} f f-,~t j-t.-+-~~~ o o HÅLSTYI~KE FOR EN FISK PLASSERT PÅ AKUSTISK AKSE (db) -~ -CD '"O : Fig. Oa. Diagram ti beregning av TS + 20 og b(8,~). Det vi si beregning av måstyrken (TS) når fisken er på akustisk akse. Diagrammet gjeder for: Utgangseffekt: Mottakerforsterkning: Svinger: TVG: Dybdeinterva: / O db 7 X og R + 2aR m

37 Dybde (meter) Fig. Ob. Dybdekorreksjon (db) for måstyrkebestemmeser utført med Simrad EK 50A, F/F"Peder Rønnestad".

38 (]) f;, '"d B ft...c: +-' U.- (]) ri ~f- ~ B p:; U H p, (]) ri '"d~ (]) U P- bo = {\j ~ [.L. ri... [.L, -f- ri o{\j o{\j P..S <t: o (]) LO H +-' ~ U!=.LI ~ (]) '"d :> {\j Hr s ri ri E-< Cf) ri ri ~ +-' (]) U ~~ (]) {\j H <V (])ri bqo{\j ~ s ri :> ru U H t.h H o +-' t.h :: Sri {\j Q) H~ bo~ {\j ri ri :> '"d U H bo ri ~ bo ri ~ ~ ru +-' Q) Q) H ~ Q) U n ri ~ Q) ri :>ri ~ (])!=.LI H fb ri '"d ru {\j ri H ri Q). '"d bo ri bo [.L, o

39 Fram -j i Fig. b. Tverrsnitt av ydstråen ti EK 50A, F/F "Peder Rønnestad". Taene angir db-inje nr. for to-veis retningsavhengighet. A. J,..._ C\! c. ).-:.._. r-~ ro Q ~ c:::: o o o e o o o o o o o o db-inje nummer i to-veis retningsdiagram j Fig..c. Beregnete area i tverrsnitt av stråen 7 m fra svingeren for EK 50A, F/F "Peder Rønnestad". o Area innenfor db-inje nr. j. o Area meom db-inje nr. j og j-2. 1-

40 når 20 og R + 2aR TVG anvendes. (R' er det dyp hvor 40 og R og 20 og R TV G er i k e, s e F i g. 1 O b. ) Fig. 11a viser enveis retningsdiagram for svingeren ti EK50A. På grunnag av dette har jeg i Fig. 11b tegnet et tverrsnitt av ydkjegen hvor isoinjer for punkter med samme direktivitet, 20 og b(8,~), er inntegnet. Figuren viser atså to-veis retningsavhengighet. Areaet innenfor hver isoinje er beregnet med panimeter og pottet mot -20 og b(8,~) i Fig. 11c. F/F "G.O. Sars" På oddetoktene med F/F "G.O.Sars" be det benyttet to eer tre Simrad integratorer, Q M II, kopet ti et Simrad vitenskapeig ekkoodd, type EK38R. Ut fra anvendt innstiing (se referanser s.30) og kaibreringsdata er TS + 20 og b(8,~)= 20 og U -26,2 db når 40 og R + 2 a R TVG anvendes. (Beregningene er utført anaogt med beregningene for EK50A.) 20 og U er pottet mot TS + 20 og b(8,~) i Fig. 12a~ Dybdekorreksjon ved anvendese av 20 og R + 2aR TVG er vist på Fig. 12b. På toktene be det for det meste benyttet integratorforsterkning på 30 db og inngangsterskeinnstiing 1. Det tisier at signaspenning på kaibrert uttak må være minst 0,005 Vot (peak} for å gi integratorbidrag. Øvre grense for signaspenning er 7,0 Vot. Disse verdier er inntegnet på Fig. 12a og viser at utstyrets dynamikk er på 62,9 db, og at minste måstyrke som kan gi integratorbidrag ved 40 og R + 2 a R TVG er -72, 2 db, eer (- 72, O og.b_.) db ved 2 O og R + 2aR TVG. R' R' er det dyp hvor 20 og R og 40 og R TVG er ike. Ut fra svingerens retningsdiagram (Fig. 13a) har jeg tegnet et tverrsnitt av stråen (Fig. 13b og beregnet areaet innenfor hver direktivitetsisoinjs. Areaene er pottet mot -20 og b(8,~) i Fig. 13c.

41 ~ u,---.. ~ ~ ~= P-. E-1 f--~ o > '-" ::,::: ~ E- E- ~ E-1 ~ ij~ ~ r.q H...: ~ 0 ~ 0 ;z; H ~ ""-' [:i p_, U} H ~ ;z; C'J H U} os F/F "G.O. Sars" ~L~a~ j_ ' -r r i I i i t-t-rrr ' i r- -! i i.! i! i i j J ~U i 11! i i i i :! i '!! i! i i i ' 11/ V ' V V i i /v'. 1/ ' -. V 1 J i i V i! V. i i 1 V' ' ' /1 ), if-- U min~,. " i! 1/ i ' i i!7 SIMRAD '!Y!! f./11 17 / V V V!! vr v y. i i i i! V i ' ~ - -BO -1o -60 -so -L.o -3o -2o -10! ' EK 38R [/ 1 V,. ' ~ '! : HÅLSTYRKE FOR EN FISK PLASSERrr PÅ AKUSTISK AKSE (db) i :J o o ~~ <i w [L 1- _J o > ::::: CD "' ::::::> b() o r-1 o -30 ('.! Fig. 12a. Diagram ti beregning av TS + 20 og b(8,~). Det vi si beregning av måstyrken (TS) når fisken er på akustisk akse. Diagrammet gjeder for: Utgangseffekt: 10/1 Mottakerforsterkning: -20 db Svinger: 5 x 5 TVG: 40 og R + 2aR Dybdeinterva: m

42 Dybde (meter) Fig. 12b. Dybdekorreksjon (db) for måstyrkebestemmeser utført med Simrad EK 38R, "G.O.Sars".

43 43 - J Q) 'U bo o :: U U ~.~ (/)~ U o bo p c.9 ro :: , CO..- (Y) om ~ J:L s

44 J i Fig. 13b. Tverrsnitt av ydstråen ti Ek 38R, "G.O.Sars". Taene angir db-inje nr. for to-veis retningsavhengighet. A. J,... (\j a -r-i m () H ~ 4, e. a o o o o o o o o o o o J db-inje nummer i to-veis retningsdiagram Fig. 13c. Beregnete area i tverrsnittet av stråen 7 m-fra svingeren for EK 38R, "G.O.Sars". ~ Area innenfor db-inje nr. j o Areaet meom db-inje nr. j og j-2

45 J J M/8 "Hans Reusch" og M/S "Daffy" Ti måingene i Lindåspoene be det benyttet et Simrad vitenskapeig ekkoodd av typen EY70M. Ti dette var det kopet en kasset~båndopptaker (Nachamichi 550) og et oscioscoop (Tsequipment S 22). Utstyret er utviket og utprøvd av T. Lindem i samarbeid med Simrad A/S (LINDEM 1978). Ae signa fra signauttak på ekkoodd be spit inn på ydbåndkassett og be senere integrert ved hjep av en NORD-10 datamaskin ombord i F/F "Johan Hjort". Maskina er beskrevet i EIDE, HELLE & KNUTSEN (1975). Fig. 14 viser et bokkdiagram over integreringsutstyret. Ekkooddet har en innebygd frekvensomformer sik at frekvensen på kaibrert uttak er 10kHz, hviket er en gunstig innspiingsfrekvens for kassettspieren. Den ineære forsterkning på dette ekkooddet virker både på signaene ti skriver og signauttak. Forsterkninga kan regueres i 10 trinn, hvert på ca. 3 db. Kassettspierens innspiingsnivå kan varieres trinnøst. Det er da nødvendig å ha en kjent referanse for hver innspiing. En fast referansetone er derfor innebygd i ekkooddet. Denne kan spies inn på kassett hver gang innspiingsnivået endres. Før innspiing startet be atid utstyret innstit etter føgende prosedyre: 1. Vagte den høyeste ineære forsterkning som ikke førte ti at de kraftigste fiskeekko be kippet i mottakeren.

46 r--- 1 J---iskriver'(" f 1 E K K O L O O O L_~ /j\ r~-s-v..:..i -n-g-er-...!,'1 ' t,t Lydsigna 70 khz ----~ Mottaker Lineærforst. Oybdeavh. forst. E.signa 70 khz Fig. 14. Bokkdiagrammet for integreringsutstyr som be benyttet ved måingene i Lindåspoene. ~ Oscio Eoop 11\ L--~ Frekvens- - -L ~ omformer O khz! -; 1 Utskrift etter p ping ---~ Triggersigna K A S S E T T S P I L L E R '\:1 For-forsterk- i ning ti i Lgn;maskin joscioscoop ~ ~ V : p 2 2 t L: Jv + Jv + R R REGNE~IASKIN v2-~~ Innspiingsforsterkning Avspiingsforsterkning..j::- 0"\ ---~ Signa generert av mottatt ekko

47 ~ -1 J 2. Satte innspiingsnivået på kassettspieren sik at de kraftigste fiskeekko ikke ga overstyring på båndet. 3. Spite inn ekkooddets kaibreringstone i ca. 1 min. ved det vagte innspiingsnivå. 4. Startet innspiing angs et fastagt kurs nett. Ved avspiing fra kassett ti regnemaskin be et fast avspiingsnivå vagt. Det aveste nivå for referansetonen be så brukt ti å standardisere regnemaskinberegningene av integrert ekkomengde. Ved måingene be føgende ekkooddinnstiing anvendt: Dybdeområde: 0-60 m eer m. Frekvens: 70 khz, omformet ti 10 khz på signauttak Svinger: 11,5 x 12 Dybdeavhengig f o r s t er k n i n g : 2 O o g R + 2a R Lineær forsterkning: Trinn 5 eer 7. Båndbredde: Pusengde: 2,2 khz 0,6 m sek. Oppgitt fra Simrad A/S: Svingerens føsomhet som sender 93,9 db//jpbar pr. W ref 1m. Utgangseffekt: 69,8 W Mottakerføsomhet: TVG:område: V R = 8,6 db~ 1V pr.pbar m, både for 40 og R og 20 og R. a = 0,025 db/m ved 5 C

48 Dette gir SL (93, og 69,8) db// 1 11Bar ref 1 m 112,3 db// 1]1Bar ref 1 m Iføge ikning (20) er da TS + 20 og b(6;~) 20 og U - 38,8 db Likningen gjeder for en idee 40 og R + 2aR TVG-funksjon og for ineær forsterkning og U er pottet mot TS + 20 og b(e,~) for uike forsterkningstrinn i Fig. 15a. Korreksjon for de aktuee TVG-funksjoner er gitt i Fig. 15b. Den aveste signaspenning som gir sverting på ekkooddpapiret er U. = 0,08 Vot (peak). Ved integreringa var terskeen m1n agt sik at bare de signa som hadde gitt sverting på ekkooddpapiret be integrert. Signa større enn U = max 1,25 Vot (peak) kippes i mottakeren i ekkooddet. U m1n. og U max er tegnet inn på Fig. 15a og viser at ved en gitt forsterkning er dynamikken 24,0 db. Minste måstyrke som gir bidrag vi være -60,7 db + (10-G) 3 db når 40 og R + 2aR TVG anvendes og -60,7 db + (10-G) 3 db + 20 og~ når 20 og R + 2aR anvendes. G angir anvendt forsterkningstrinn. R' er det dyp hvor 20 og R og 40 og R TVG er ike. Enveis retningsdiagram for den anvendte svingeren er gjengitt i Fig. 16a. Ut fra dette har jeg tegnet et tverrsnitt av stråen (Fig. 16b) og beregnet areaet innenfor hver direktivitetsisoinje. Areaene er pottet mot -20 og b(e.~) i Fig. 16c.

49 J...--._ u J :.<::: ~ (, 8 >-4 o > "--" ~ ~ E-i 8 p E-i ~ N ~ r:q H...: ~ ~ o~ P-. C!J z H ~ :i: P-. U2...: <::! z C!J H U , i T SIMRAD... BY. 70.M...! r! i i! i! ni!! i i i!! ~! '-Umax !. T i ~ ! ' ; ' i i i ' i :! / y! i i/! i ' [7 )71 : '! ~ y / ' '/ / i i i! i :y! X i i i i ' ;.. ' i f,v1 :t- U m i n -/ t i-. ~ f: +. ' -~-t+j i J'. i,! i.! ' /r 1 i '! i ''! ',, i ~~! ~/ - 1 1! / ~, ' / i ' -\-L~.,., ' i " i /!! ~ i / i' i 1- i!... i i i ', i i!. '! ; 1-! ',_IT -f--- f-~tr ' / "!. i /.' ~- - - ~A.'. f j_ ' ri.. / , HÅLS'rYRKE FOR EN FISK PLASSERT PÅ AKUSTISK AKSE (db) o o ~ <1: w _J o > -en "' ::J b1 o ri o 01 Fig. 15a. Diagram ti beregning av TS + 20 og b(8,~). Det vi si beregning av måstyrken (TS) når fisken er på akustisk akse. Diagrammet gjeder tinærmet for.40 og R TVG. Ti venstre: forsterkningstrinn 10. Ti høyre: forsterkningstrinn O.

50 50 -. '.i... ; 1- co TI c o "') U...'L t o.::l OJ TI..0 :>, D -[... -r ~- ~ -~ :.. J.-:r: - --~- -'... Dybde 1 meter Fig. 15b. Dybdekorreksjon (db) for måstyrkebestemmeser utført med EY 70M. 40 og R TVG er ikke kaibrert for dyp mindre enn 7 m.

51 ~\_.] Bak Fram Babord Styrbord c:--.?ri!.e rs:. v.. ~ -~---i~~::~~~ :f.:::-:_~ \ ~ -..- "--" '"'_1-~- -- ~ -:: d-r--f-,---~ :::-:-::--..::::_ "---';1 :::.--~ r ~ '..-- ::?\' -./--- t --~-1:::--<~- ~-..:--..._, Oo - -- / ---.,---.J _" ::-<::-- L:J --- \ ---T ' (Y' O~ ~ t--r- ~r -- -.: ---~...J... - / :X~>(~~::~\1~-=-=:~-::1 - )\=J.:-_~~--'::.:-;~~~-./ / \. ~--~-~-= :..:J,J::.":: 2:::)_:::._~-::j> :- '-. /. -;:/ x=:---- :::::::: (, J: : ,' -.._ ' ~-----==- -\ -~ , ~///~/-~r_::::}-;--?f'\1c= t -- =::1--!~~-:.:::t ~~:.._,~~~-. ~ '\_./ 6--::\=.::1 ~--- ~-r----=- r--.._ ~ ->., ', ' /., -::..:--:-:::\-...::::--::~~-~T~~j.-..._ '.._'.._', ~.. / ''. / - -::--." - \ -\---::- --- _,--. /'-...:--- --<--' ' "-. / x / <{\ "J--:t==--~ r--z j; --::.::.::Y.'. ', / /,Y\\J- ::::::::- -====H.~J~k:~-., /. / / ~:~ -_;-----~---;:<Sf.S::.::~-- )\ ~ / / /:\: \~~1::.:-::.:::,:::::-:?/~_-,-,~:::~.!. -..' ' / /. >< -':\ )/ \-: _>1-:=:...~ :j---.:.:1 -.<::-/,~... ~-:!.:--:.::1 ~-'. c -:r1 '-'y, < >.,. \/. \. ~ - \---- _,. - <.: ,(. '. \./! / \.)5?6--~ ~~-2;..~ ~~~~-...--~. \ // '!--._.. f, -----:\-----r--= - 't--;j -; ~ / ' ' ' , - /. '<\\--- _/ ~~/0/<\~U/~~-*~?'-\./ \.\ ~!'~~\:\ :,----~-=i- 10. :, /?\'.. \ '!.' i '<:,:,,, - _.... n /.-.. /.. i.,,.r.:::,/ ':~.~-. ',' '/'V. ', \, 1 ~-; ' -~ 1.~,. '<>~~----~.\' : - r -.1 -!:-c?c\y-,'\ /.\--- ~ ' ~-. c.. ( ;. f. \. -, c., \,, -..._ /-..._ A\ -~ --,.. )!', '!, f""i.:i. -..:~. (\ ~:...~~> r1- - ~oc: L :'!(';._o; o..,.._ L OJ~ c---2o ~'----, / : \ \,.. \ ~ L--._,_. ;-. 1,. '. \ '. --,< ' \ \,. (/'..--~-~- ~~----~1 -. \ ' ' '. \ \ \ ' \ \.?-;,_.:-/,:, r, ;-,_ J-(/,.1~~ \ '/'-."... ''.. '\C:::_\/..._-... ~...;:.k-... /.. ' \ \.\../ \ '.?..:""-f.!_:.r i.\- ''"'...,./: --/.,','-.._ ;>.:--'::LI~--- '~ v//. ;--..._'; -- <_.- A ' / / " \ \ \ /\~. ':-... ~~--~::::-:::.--\ /,/,:. / \...._..._ / ''/..,' ~ "'. / / / -. '1 \. '\.. X...- / ' ~-_1 \,. '/.. -/~...<,-::_..-.;.--.. ~, ' \ y\,.-.,,. ;:-...:.:::--=-i=--::::>::>...-.<//,'. '. )(\ \,,"'"(':;~~(~;/> ; c)_. / \-----~t~t_.[''~":k~,./ )/. '~ \;~~~~~~ '& '\._. X/. ~--=c= i cccr.:cfcc::"c:'/c --:_ f ~ / '-'o / v. -- \..,_ r /x >t5--æ-; ~~~r-p~t~, /.. (?\ \.. :_. c~~-. -IL. ) :.,\!::::.:<.---::.<~' r.~~ :.~,..,, ', - ).:::::-~-=:.=c::~_ L~<-::::?jy':. ::.:;_.'/-,"-.._ ---- / \ ~ \ it->' >-. -. / ~. ' '. /. \ /... s -.-.!!"'-'_./ > <<.'-;_. ' '-. / _// 'k/ ~,-.:_},; ~-:~:1:-:_-::._~-.?Skf-._~::"~:x()\<.',... <..,// \.- -~\.:::v--=:1=--=+.._~ :::~/--.<,-;< "'<.: A... '., /,./ - -c ~-.1' ~i. /'-....,. '.._. "\. ~ ~ -,/'-.,...-;-., ''.'... / --/ \-~~%~/~\\.. ~. =- :.j;--j :... ;)//'/]."-...::., )\.,../ /\ \-\---~~- =-f,.--:-r ~x//..,/>'. \. '.\.. /,,' ~ ""' \ -- _..... J;,c: / /. '. /. ' --..,.:... /'" ' ---~- ---i;/' :--.: ' / ~. --x- /, u '.../\ \ /. ;-A ~..,: X -.:::;~-!//..:.. -~. ',----:/'...--\ \ \ i../' ' '/./' ~. / ;...;_//.'-/ ',.."..,! - - "'r-,,.;- ~y\.. \.., ).,. \, ~-.. V. '' '' \,' ' ~- c:..'"' -~_j,_,,..,. '\.'. \'.. \. _... \..?'i ''. \''... '. :.-... c..\-\-9...,. 1- J 'i \. \ j----.C'i' :~\---,.)_. \ ) - ~..;..--T-...,.-- OG -~,.,' \ ;> "')// \. ;'. -c /.~. -.._! '. )('/ c-. " '. ' '. ' \ / \ :;;_-/7..,,,, /". - ""'"'::--..., \ ;,..., '. '-"'., /'. sr:. '': '.,,.!, ~ ; \ \ \/<. Y.."'-:if',,,/ 1\p(/;;' ' '--- / \ \ //\('"/1 ~/' :--1--:-J'-\ -('::'-.._- /'\,, ;'. \ //\...-/'1 / 1--t;'\. _-...,~ '';...: ',1"--. ' / X,, ~ ' ' /, 1 >. V -.>' { Y- ' ' / ' ', ' o '. ' -~' ~. ' '. ~ ::'_~ ~- ~~3?:-:~!<///,')', J 1-' Fig. 16a. En-veis retningsdiagram for svingeren ti Simrad EY 70M. Sirkene angir ydnivå (db) og de radiære injene angir vinke ut fra måeaksen. Ti venstre: måt angskips. Ti høyre: måt tverrskips.

52 J Fig. 16b. Tverrsnitt av ydstråen ti EY 70M. Taene angir db-inje nr. for to-veis retningsavhengighet. A. J ".-... (\) s '-" ri ~ 3.6 (} >... ~ 2.4.Z e o o o o o o o o o o o o j db-inje nummer i to-veis retningsdiagram Fig. 16c. Beregnete area i tverrsnittet av stråen 7 m fra svingeren for EY 70M. Area innenfor db-inje nr. j o Area meom db-inje nr. j og j-2

53 Vurdering av anvendt utstyr Iføge Kapitte II kan kvaiteten av et akustisk integreringsutstyr vurderes ut fra svingerens direktivitet og utstyrets inngangsterske og dynamikk, sett i forhod ti den minste måstyrke av interesse. Figurene 11c, 13c og 16c viser areaet innenfor i-te db-inje pottet mot i for de anvendte svingere. Panimeterberegningene av areaene har en nøyaktighet på ca. ± 1%. Hver isoinje i Figurene 11b, 13b og 1Gb er tegnet ut fra bare fire kjente punkter, sik at fasongen på injene er ti en viss grad tegnet etter øyemå. De fire kjente punktene er beregnet avstand fra måeaksene i poardiagrammene (Figurene 11a, 13a og 16a). Avstandene er beregnet ved hjep av de aveste vinker i skjæringspunktsns meom intsnsitetskurvsne og db-injens. Vinkene er måt med ca.~ 0,2 graders nøyaktighet. Simrad oppgir at poardiagrammst er måt med ca. ± 0,5 db nøyaktighet. Disse feikidene gjør det sannsynig at ds enkets areaene kan værs feiberegnet. Figurene 11c, 13c og 16c gir ikeve grunn ti å anta en tinærmet proporsjonaitet meom areaet innenfor i-te db-inje og i. Forutsetningen om proporsjonaitet ved utedning av uttrykket for terskefaktor (Kap. II 4.2) synes atså å værs ganske reaistisk, i ae fa for disse svingerne. Fig. 17 viser reativt skkobidrag, M(it) /Cp, for areaet innenfor db-inje nr. it pottet mot it for de tre aktuee svingerne. M(it)/Cp er beregnet etter formeen: j=i t i=j M (it}?: A. J I(i di j=2 = J i=j-2 der j og it er parta a Cp 00 j L: A. J I(i) di j=2 J i= j -2

54 ~~J----,~--~---ya----r---~1~--~--~~----r---~-----~a--- -ru Anta db-injer utover i stråen it Fig. 17. svingere. Akkumuert ekkomengde utover i stråen for de anvendte

55 j og i står for db-inje nr. i to-veis retningsdiagram og A er areaet meom db-inje nr j og j-2. J Denne ikninga er en diskretifisering av ikning (12) (s16), som forutsetter proporsjonaitet meom it og areaet innenfor db-inje nr. it. Denne forutsetninga er her redusert ti en forutsetning om proporsjonaitet innenfor hvert 2-dB-interva. Fig. 17 viser at over 95% av ekkobidraget kommer fra areaet innenfor db-inje_nr. 12 for ae de tre svingerne. Grensen for den betydeige de av stråen igger atså omtrent ike mange db ut fra akustisk akse for de tre svingerne. Etter som terskeeffekten øker med dypet (Kap. I, 4.4 ) ' vi det for ethvert integreringsutstyr kunne defineres et te oreterskeeffekten er uten tisk "kritisk dyp", som er sik at betydning ned ti dette dyp. Det kritiske dyp vi atså være det største dyp hvor en fisk med minste måstyrke av interesse er istand ti å gi bidrag i hee den betydeige de av stråen. Måstyrken for en fiskeart,måt med en bestemt frekvens, vi avhenge av fiskens størrese og aspektvinke. Måinger (ved 38 khz og 120 khz) av sid og brising viser at forskjeen meom største og minste måstyrke for en og samme fisk kan være opp ti 40 db. Minimumsmåstyrke for små sid og brising er måt ti meom -70 og -80 db (FODTE & NAKKEN 1978). Det reative ekkobidrag fra fisk med en sik minimumsmåstyrke vi imidertid være ubetydeig for ae fiskeforekomster hvor aspektvinkefordeinga tisier at bare en iten ande av fiskene har minimumsmåstyrke. Ved sike aspektvinkefordeinger kan derfor kravet ti terskenivået beregnes ut fra en minste måstyrke som er noe større enn -70 db. For å få et reaistisk må for minste måstyrke av betydning, må en kjenne både aspekt-