测深仪

第六章回声测深仪水声学基础回声测深仪原理回声测深仪的误差水声学基础声波的种类1.次声波：小于20Hz2.可闻声波：20Hz-20kHz3.超声波：20kHz一200kHz注:回声测深仪频率通常为2O-60kHz超声波的优点1.可避免可闻声波的干扰2.可减小换能器的尺寸3.指向性好4.反射性好超声波在介质中传播的特性1.直线传播2.传播速度基本恒定，而在不同介质中的传播速度不同3.声波从一种介质进入另一种介质时，将产生反射、折射、散射和绕射等现象4.传播过程中，由于扩散和吸收的作用，能量逐渐衰减水温、含盐量和静压力对超声波传播速度的影响海水物理状态的变化量声速变化量(m/s)温度增加1℃3.3含盐量增加1﹪1.5深度增加100m3.3以温度的影响最为显著通常水温随水深的增加而降低，水压随水深的增加而增大，所以温度的降低和水压的增加对声速的影响几乎相互抵消测深仪、多普勒和声相关计程仪等通常以1500m/s作为标准声速测深仪工作原理2222)2()2(SCtAMAOh通过测量声波往返于船底到海底的时间，利用测深公式计算深度上式中S为换能器A和B之间的距离,称为基线长度t为声波往返于船底到海底的时间若忽略S/2项，得tCth75021用此公式计算而产生的水深误差叫基线误差,，虽着水深的增加，基线误差将减小。若水深大于5m，基线误差几乎可以忽略显示器发射系统发射换能器接收系统电源接收换能器整机构成及工作时序图触发脉冲电磁脉冲超声波脉冲超声波脉冲接收脉冲放大、滤波显示器：产生触发脉冲（即指令）下令发射、计时、计算和显示水深（是整机的指挥中心）发射系统（推动器）：（在触发脉冲控制下）产生电振荡脉冲推动发射换能器工作发射换能器：将电振荡脉冲转换成超声波脉冲向水中发射接收换能器：将经水底发射的超声波脉冲转换成微弱的电振荡脉冲回波；接收系统：对电振荡脉冲回波作放大等处理并从干扰背景中检测出回波信号，送显示器；电源：将船电转换成测深仪所需要的电。目前大多数直接用船电换能器1．种类：磁致伸缩换能器电致伸缩换能器2.换能器的指向性,如右图3.换能器的安装•应装在船底平坦处,离船首1/2～1/3船长处部，不要近于船首尾•工作面应与船壳齐平，不可突出于船壳之外。(对于舷挂式安装的换能器，则应加流线型的导流罩。)•安装不应影响船体结构强度和水密性能•换能器的工作面应力求与水平面保持水平(不超过半度)。•工作面不准涂油漆•换能器的引出电缆应使用屏蔽电缆•IMO标准：远洋：400m，沿海和内河：200m，海洋测量：2000m10000m•影响最大测量深度的因素是：发射功率，工作频率，换能器效率，接收灵敏度;•发射脉冲重复周期决定了最大测量深度，二者关系为：为脉冲重复周期，C。为设计声速，hmax为最大测量深度•为什么发射脉冲重复周期决定了最大测量深度?最大测量深度ChTmax2显示器发射系统发射换能器接收系统电源接收换能器触发脉冲电磁脉冲超声波脉冲超声波脉冲接收脉冲放大、滤波tT1tttt触发脉冲发射脉冲接收脉冲深度信号TtT1T发射脉冲重复周期决定了最大测量深度图解tTT1最小测量深度•它是由发射和接收系统的工作质量和参数所决定的。•远洋用的为1～2m，浅水测深为0.2～0.3m•发射脉冲宽度决定了最小测量深度思考题:为什么发射脉冲宽度决定了最小测量深度?7502minCh回声测深仪的误差（测量误差）1、声速误差：实际声速与设计声速不符所引起的测量深度的误差。校正方法：测深水时误差不大；浅水时需修正，修正公式为实际水深=实际声速标准声速×显示水深2.时间电机的转速误差由于显示器中时间电机转速与设计转速不符所引起测量深度的误差校正方法：调整时间电机离心调速器的触点间隙，使两者转速相等或用修正公式：实际水深=电机额定转速×显示水深电机实际转速3.零点误差由于发射零点显示不准确（零点信号不显示在零米处）或因发射脉冲波形引起的发射时间不准确所产生的读数误差。校正方法：前者引起的需进行零点调整,零位信号超前偏小,滞后偏大后者调节“增益”旋钮使之正常。4.基线误差对收、发分开的换能器，发射换能器与接收换能器的安装位置相隔有一定距离（基线）而引起的测量深度的计算误差校正方法：水深≥5m时可忽略不计否则修正公式为：2222)2()2(SCtAMAOhh为船底到海底的深度5.水底坡度误差由于水底不平坦时声波反射回来的信号时间不一致，造成在显示器上出现一个相当宽的回波信号带而引起的测量深度的读数误差校正方法：若回波信号带较大，从安全的角度考虑，应取回波的前沿值一般地，在使用中，若不要求十分精确的水深读数时，通常可忽略(1)(4)的影响，但(2)(3)(5)要引起注意。此外，在使用中，由于量程选择不当（特别是在浅水测量）会引起测量读数误差，故需特别注意。IES-10型回声测深仪(略)