第四章計程儀及回聲測深儀

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船舶主機監(jiān)控儀器

計程儀與測深儀

船舶主機監(jiān)控儀器

回聲測深儀測深儀是用于航海測量水深的儀器，是一種在航海和航道測繪上廣泛使用的航海儀器。

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一、回聲測深原理1、水聲學有關(guān)知識、1)聲源)2)聲波的分類)按頻率分：次聲波(20Hz以下)可聞聲波(20Hz~~20kHz)超聲波(20kHz以上)

按發(fā)射方式分：連續(xù)波、脈沖波

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一、回聲測深原理1、水聲學有關(guān)知識、3)聲波的傳播)聲速只取決于介質(zhì)的物理常數(shù)，而與聲源的振動頻率無關(guān)。在空氣中：C=330m/s;在水中：C=1500m/s航海上，海水中的聲速一般取1500米/秒。

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一、回聲測深原理1、水聲學有關(guān)知識、4)聲波在海水中傳播的損耗)

擴散損耗：直接由于聲能的擴散所引起的。衰減損耗，由于吸收和散射共同作用的結(jié)果，它和電能沿導線傳輸所產(chǎn)生的損耗類似。

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一、回聲測深原理1、水聲學有關(guān)知識、5)聲波在海水中的傳播干擾)

混響干擾海洋噪聲

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一、回聲測深原理2、回聲測深原理、回聲測深的原理是基于聲波在水中傳播特性的理論，即利用超聲波在水中等速直線傳播和具有反射特性的原理來測定水深。由于超聲波較其它聲波的方向性好、穿透性強、放射性顯著和抗可聞聲干擾性好等特點，所以回聲測深儀是利用超聲波進行深度測量。

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二、組成及各部分的主要作用1、回聲測深儀的組成、1)控制及顯示器)

2)換能器)3)電源系統(tǒng))

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三、回聲測深儀的使用及本卷須知1、回聲測深儀的主要技術(shù)指標、1)最大測量深度(hmax))最大測量深度(最大測量深度hmax(maximaldetectabledepth)是表示測深儀所能測得的最大深度。最大測量深度與發(fā)射功率和脈沖重復周期(T)(或脈沖重復頻率)有關(guān)。以脈沖方式工作的回聲測深儀，它的最大測量的時間間隔t只能是在兩次發(fā)射的間隔時間T內(nèi)(即t〈T),故應選擇適當?shù)陌l(fā)射間隔時間，即脈沖重復周期T。hmax≤750T一般為200米~1000米，最大2000米

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2)最小測量深度(hmin)(米))最小測量深度()(米最小測量水深hmin(minimumdetectabledepth)是表示測深儀可能測量并能顯示出來的最小深度。最小測量深度取決于發(fā)射脈沖寬度τ。因此，最小測量深度hminhmin≥Cτ/2≥750τ一般為0.1米~1米。τ≤hmin/750

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三、回聲測深儀的使用及本卷須知3)脈沖重復頻率(F))脈沖重復頻率(F)(次/秒)(F)脈沖重復頻率(pulserepetitionfrequency–PRF)、脈沖重復周期(pulserepetitionperiod–PRP)F=1/T與測深儀的最大測量深度有關(guān)，一般為0.3~0.6s。4)脈沖寬度(τ)(ms))脈沖寬度()持續(xù)發(fā)射超聲波脈沖的

時間稱為脈沖寬度(pulseduration),它是決定最小測量深度的關(guān)鍵。一般取0.1ms~1.3ms(毫秒)。

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5)工作頻率(operatingfrequency))工作頻率測深儀的工作頻率指發(fā)射超聲波的頻率。超聲波的工作頻率一般為20~60kHz之間，最大可達200kHz。6)發(fā)射功率)發(fā)射功率(transmittingpower)發(fā)射功率指脈沖功率。它的數(shù)值一般在幾十瓦至幾百瓦之間。7)消耗功率)

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8)換能器及換能器指向性)θ0稱為半擴散角。半擴散角越小，波束就越尖銳，指向性越好，測深儀或聲相關(guān)計程儀的θ0一般在1015,而多普勒計程儀的θ0則為1.53。測深儀換能器的波束一般不宜過于尖銳，否則會由于船舶搖擺而接收不到信號。

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三、回聲測深儀的使用及本卷須知

2.影響正常測深的主要因素影響正常測深的主要因素1)水中氣泡的影響)超聲波在空氣中的吸收損耗遠大于在水中。因此超聲波在水中傳播過程中遇到氣泡時，強度將受到很大減弱。另外氣泡還有反射、散射能力，這也將使回波受到干擾。船倒車(此時不宜使用測深儀因水中產(chǎn)生氣泡影響);船變更航向或輕載高速航行時；風浪較大，船舶搖擺時；船首上翹較高時；換能器安裝不理想時。

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2)船舶傾斜(搖擺)的影響)船舶傾斜(搖擺)當船傾斜時，發(fā)射換能器也隨之傾斜，當其傾角大于發(fā)射角的二分之一時，即βα。/2時，就接收不到海底的回波信號。也就無法進行測深。風浪大，船舶搖擺猛烈時將無法進行測深。3)海底底質(zhì)的影響)不同的海底底質(zhì)，對超聲波反射能力也不同；以下底質(zhì)反射能力逐漸變差：巖石、碎石、沙底、淤泥。

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4)海底地形的影響)從當進行淺水水域測深時，在記錄紙上可能出現(xiàn)一較寬的信號帶，應以回波信號帶的前沿讀取測量深度為宜(最淺的水深信號)。在高低不平巖石海底的淺水中，若靈敏度很高，在測深儀的顯示器上可能出現(xiàn)屢屢回波信號，應將第一次回波信號為正確回波，并以此讀取水深。5)船底污物、雜草等的影響)船底污物、

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三、回聲測深儀的使用及本卷須知3.回聲測深的誤差回聲測深的誤差1)聲速誤差(acousticvelocityerror))聲速誤差產(chǎn)生原因?qū)嶋H聲速與設(shè)計聲速不一致，使測量產(chǎn)生誤差。當實際聲速大于設(shè)計聲速時，測量水深小于實際水深。當實際聲速小于設(shè)計聲速時，測量水深大于實際水深。消除方法一般不進行消除。要求測深精度高的回聲測深儀，設(shè)置“溫度補償〞、“鹽分補償〞、“水深補償〞,來消除聲速誤差。

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2)基線誤差(groundlineerror))基線誤差產(chǎn)生原因(發(fā)射和接收換能器

之間的距離引起的誤差)在水深大于5米時，回聲測深儀的基線誤差可忽略不計。消除方法發(fā)射和接收采用同一個換能器，或不消除。

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三、回聲測深儀的使用及本卷須知3)時間電機轉(zhuǎn)速誤差(speedofrevolution)時間電機轉(zhuǎn)速誤差erroroftiming-motor)產(chǎn)生原因時間電機轉(zhuǎn)速