認(rèn)識(shí)船用測(cè)深儀

一船用測(cè)深儀主要功能

二船用測(cè)深儀原理

三船用測(cè)深儀整機(jī)方框圖及工作過(guò)程

一船用測(cè)深儀主要功能回聲測(cè)深儀（echosounder）是一種測(cè)量水深的船用水聲導(dǎo)航儀器。水深對(duì)于航線擬定和保證船舶的安全航行起著重要的作用。測(cè)深儀功能在情況不明的水域或淺水區(qū)航行時(shí)，測(cè)量水深確保船舶航行安全；發(fā)現(xiàn)水中障礙物，在其他導(dǎo)航儀器失效的情況下，利用觀測(cè)某一物標(biāo)的方位和根據(jù)測(cè)量的水深，求出近似船位。用于航道及港口測(cè)量，提供精確水文資料。航道局測(cè)量船現(xiàn)代多功能船用測(cè)深儀實(shí)現(xiàn)水下勘測(cè)、魚群探測(cè)跟蹤等功能。二船用測(cè)深儀原理船用回聲測(cè)深儀（echosounder）是利用超聲波在水中傳播反射的物理特性測(cè)量水深的水深導(dǎo)航儀器。水聲學(xué)基礎(chǔ)---聲波在水中的傳播

水聲學(xué)在航海上的應(yīng)用越來(lái)越廣，逐步形成測(cè)深、測(cè)速、定位等水下導(dǎo)航系統(tǒng)。超聲波是聲波的一種，它在海水介質(zhì)中的傳播性能是電磁波和光波無(wú)法取代的。聲波及其物理性質(zhì)聲波在海水中的傳播速度聲波在水中的傳播聲波的物理特性1）聲源：振動(dòng)的物體稱為聲源。2）聲波的定義：①聲波：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的傳播。②聲波的頻率f：每秒鐘內(nèi)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的次數(shù)。③聲波的波長(zhǎng)λ：處在同一振動(dòng)狀態(tài)的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離。④聲波的傳播速度C：每秒鐘聲波傳播的距離。C=λ?f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）注:回聲測(cè)深儀頻率通常為20-60kHz按發(fā)射方式分：連續(xù)波、脈沖波聲波的物理特性

3）聲波傳播的特點(diǎn)：①在水中為縱波；直線傳播；②同一介質(zhì)中速度恒定，不同介質(zhì)速度不同。聲速只取決于介質(zhì)的物理常數(shù)，而與聲源的振動(dòng)頻率無(wú)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。③會(huì)產(chǎn)生反射、折射、散射和繞射等物理現(xiàn)象；④有傳播損耗（擴(kuò)散和衰減損耗，包括擴(kuò)散、吸收和散射等）。4）超聲波的優(yōu)點(diǎn)可避免可聞聲波的干擾

可減小換能器的尺寸

指向性好

反射性好

1）影響聲波在海水中傳播的因素：

海水的介質(zhì)密度р和彈性E不是一個(gè)常數(shù)，隨溫度T、含鹽量δ和靜壓力的不同而變化，其中以溫度的影響最為顯著。水溫隨水深的增加而降低，水壓隨水深的增加而增大，水深增加引起靜壓力加大與溫度降低的效果抵消。海水物理狀態(tài)的變化量聲速變化量(m/s)溫度增加1℃3.3含鹽量增加1﹪1.5深度增加100m3.2聲波在水中的傳播速度2）海水中聲波的標(biāo)準(zhǔn)聲速：

聲波在海水中的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)聲速：1500ｍ／ｓ（1450~1550ｍ／ｓ）一般的船用水聲儀器均采用標(biāo)準(zhǔn)聲速。為了測(cè)量更精確，設(shè)有溫度和含鹽量的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)或自動(dòng)補(bǔ)償電路。在一般情況下，無(wú)需進(jìn)行聲速校正。二船用測(cè)深儀原理回聲測(cè)深的原理超聲波較其它聲波的方向性好、穿透性強(qiáng)、反射性顯著和抗可聞聲干擾性好等特點(diǎn)，回聲測(cè)深儀利用超聲波進(jìn)行深度測(cè)量。基于聲波在水中傳播特性的理論，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(lái)測(cè)定水深。

二船用測(cè)深儀原理

測(cè)深原理：在船底安裝發(fā)射超聲波的換能器(transducer)A和接收反射回波的換能器B；間歇發(fā)射20-200KHz的脈沖，接收反射波超聲波在水中的傳播速度C已知恒速，換能器基線S看作零，通過(guò)測(cè)量超聲波往返海底的時(shí)間t，利用測(cè)深公式計(jì)算深度h原理缺陷：水深精度將受到超聲波在水中傳播速度C變化的影響和換能器基線S不為零的影響式中S為換能器A和B之間的距離,稱為基線長(zhǎng)度t為聲波往返于船底到海底的時(shí)間若忽略S/2項(xiàng)，得

用此公式計(jì)算而產(chǎn)生的水深誤差叫基線誤差

,，隨著水深的增加，基線誤差將減小。若水深大于5m，基線誤差幾乎可以忽略

H=D+hD吃水三船用測(cè)深儀整機(jī)方框圖及工作過(guò)程回聲測(cè)深儀整機(jī)的組成：顯示系統(tǒng)、發(fā)射系統(tǒng)(transmittingsystem)和接收系統(tǒng)。

三船用測(cè)深儀整機(jī)方框圖及工作過(guò)程各部分作用：①電源設(shè)備：將船電變?yōu)檫m合回聲測(cè)深儀各部分所需要的電源。②顯示器：產(chǎn)生發(fā)射指令；測(cè)量回波的時(shí)間；把時(shí)間變?yōu)榫嚯x；將深度顯示出來(lái)。③推動(dòng)器：是一個(gè)電子元件，起放大作用。④發(fā)射換能器：將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成超聲波向海底發(fā)射。⑤接收換能器：將反射回來(lái)的微弱的超聲波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。⑥放大器：將微弱的回波電信號(hào)放大，驅(qū)動(dòng)顯示器工作。

三船用測(cè)深儀整機(jī)方框圖及工作過(guò)程整機(jī)工作過(guò)程：接通顯示器（或指示器）上的電源開關(guān)；顯示器定時(shí)控制發(fā)射系統(tǒng)；使發(fā)射系統(tǒng)以一定的寬度、幅度及頻率的電振蕩脈沖信號(hào)，送到發(fā)射換能器；發(fā)射換能器把電振蕩轉(zhuǎn)換為機(jī)械振蕩向水中發(fā)射超聲波；零信號(hào)在顯示器上直接顯示零點(diǎn)標(biāo)志；超聲波到達(dá)海底后，反射回來(lái)的一部分聲波能量（即回波），到接收換能器；接收換能器受激將機(jī)械振蕩轉(zhuǎn)換為電振蕩信號(hào)；經(jīng)接收放大器放大后，送至顯示器；顯示器以一定的方式顯示水深。

三船用測(cè)深儀整機(jī)方框圖及工作過(guò)程回聲測(cè)深儀工作原理：顯示器中的脈沖觸發(fā)器以脈沖重復(fù)頻率產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，控制計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)和發(fā)射系統(tǒng)工作；發(fā)射系統(tǒng)產(chǎn)生具有一定功率和寬度的電脈沖送到發(fā)射換能器發(fā)射換能器將電脈沖轉(zhuǎn)換為超聲波脈沖向海底發(fā)射，經(jīng)海底反射回來(lái)的