双频测深仪所测得的水底回波实际上是声波在穿越不同密度的介质时在分界面上的反射波。声波在通过的声阻抗不同的两种介质时，在媒界面上将产生反射，声阻抗差别越大，反射的声强度越大。反射能量与入射能量之比值，称为反射系数。
双频测深仪是一种单波束双频测深设备，其工作原理与传统单频高频测深仪相同，均采用了声学回声测距原理，相对于原来的单频高频测深仪它增加了低频工作部分。两个声学通道的模拟前端组件(发射、接收)以及信号的处理运算都是相互独立，互不影响的。但是由于低频声波与高频声波在介质中传递的物理特性不同，低频声波发射功率要远大于高频声波，在有水底沉积物时低频声波可能穿过水底表面较为柔软的部分介质(如浮泥) ,传递到更深处。测深仪的测深结果能够提供更有用的关于水底地形和沉积物的信息。
双频测深仪的判断依据：
由声波的反射定理可知，声波的反射系数与反射界面上两种介质的声阻抗有关;声阻抗相差越大，则反射系数越大;在相同能量的入射波时，反射波能量越大。对于高频声波来说，由于浮泥层的衰减影响，高频回波(反射波)只出现在水体与浮泥层分界面。而低频声波在浮泥层衰减较小，在浮泥层下方的各个分界面也会出现回波(反射波)，其各个回波的大小取决于到达该分界面时低频声波的能量和分界面两端的介质。
测深仪通过计算测量从发射声波脉冲到接收到水底回波(反射波)的时间来取得水体的深度。在水下测量领域，对测深仪判断水底回波(反射波)有两种不同的算法:回波前沿法和最大能量法。
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