第三 船用測深儀

第三船用測深儀第一頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四一、水聲學(xué)知識在任何彈性介質(zhì)中，聲源的振動使周圍彈性質(zhì)點產(chǎn)生振動，質(zhì)點的振動將由近向遠逐個質(zhì)點傳遞，這種質(zhì)點振動的傳播就是聲波。每秒鐘內(nèi)質(zhì)點振動的次數(shù)叫做聲波的頻率f，處在同一振動狀態(tài)的兩個相鄰質(zhì)點間的距離叫做聲波的波長λ，每秒鐘聲波傳播的距離叫做聲波的傳播速度C，它與聲波的頻率f和波長λ之間的關(guān)系為：C＝λ*f(2—3—1)第二頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四聲波在水中的傳播速度并非是一個常值，而是隨海水的溫度t、含鹽量σ和靜壓力P的不同而變化，其中以溫度的影響最為顯著，即：C∝tPσ(2—3—2)當(dāng)海水深度增大時，聲速增大，但隨深度增大，海水溫度卻在降低，導(dǎo)致聲速減小。實測證明、，由于水深增加引起靜壓力增大及溫度降低而影響聲速的變化量幾乎相互抵消，因而在計算海水中的聲速時，僅考慮海水表面的溫度和含鹽量即可。船用回聲測深儀、多普勒計程儀等儀器通常以1500m／s為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計聲速。第三頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四二、回聲測深儀的主要技術(shù)指標(biāo)因為回聲測深儀采用脈沖式發(fā)射超聲波信號，它的最大測量深度所對應(yīng)的聲波往返時間間隔只能在兩次發(fā)射的時間間隔內(nèi)，所以發(fā)射時間間隔(即脈沖重復(fù)周期)的選擇和最大測量深度是密切相關(guān)的。兩次發(fā)射觸發(fā)脈沖的間隔時間T與最大測量深度hmax的關(guān)系為：T=2hmax/C第四頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四2．最小測量深度最小測量深度是表示測深儀所能測到的最小深度，發(fā)射脈沖寬度r是決定最小測量深度的主要因素，對應(yīng)于r的時間所能測量的深度即為最小測量深度hmin，即：r=2hmin/C(2—3—4)第五頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四3．測深儀的誤差淺水范圍內(nèi)允許誤差為土1m；深水范圍允許誤差為土5m，或土5％。4．顯示方式現(xiàn)代測深儀的顯示方式一般要求兼有兩種以上。IMO標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定記錄式應(yīng)為必備的顯示方式，其他如閃光式或數(shù)字式顯示方式可與之相配套。第六頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四三、回聲測深儀的誤差

1．聲速誤差．測深儀設(shè)計聲速為聲波在海水中的標(biāo)準(zhǔn)聲速l500m／s，但實際聲速將隨海水的溫度、貪鹽量和靜壓力等物理參量的變化而變化，實際聲速與設(shè)計聲速不一致，所產(chǎn)生的測量誤差稱聲速誤差。聲速誤差的修正方法是：根據(jù)實測數(shù)據(jù)代入經(jīng)驗公式求出實際聲速，然后按下列校正公式求得實際水深hw：hw=Cw*h。/Co式中：Cw—實際聲速；Co—標(biāo)準(zhǔn)聲速；h?！@示水深。第七頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四2．基線誤差：3．零點誤差4．時間電機轉(zhuǎn)速誤差第八頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四5．影響測深儀工作的其他因素

1)船舶搖擺對測深儀工作的影響(2)水中氣泡對測深儀的影響(3)換能器工作面附著物的影響(4)海底底質(zhì)的影響(5)換能器的安裝第九頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四第四節(jié)船用計程儀船用計程儀(ship’s1og)是一種測量船舶航速和累計航程的導(dǎo)航儀器。根據(jù)計程儀提供的航程數(shù)據(jù)和陀螺羅經(jīng)或磁羅經(jīng)提供的航向，就可以求得船舶的推算船位。此外，在現(xiàn)代導(dǎo)航系統(tǒng)中，計程儀向真運動雷達、ARPA和衛(wèi)導(dǎo)等導(dǎo)航儀器提供準(zhǔn)確的航速信息，以實現(xiàn)船舶自動定位和避讓，向大型或超大型船舶提供船舶的縱向或橫向速度信息，以確保船舶安全地靠離碼頭。因此，計程儀已成為現(xiàn)代船舶必不可少的導(dǎo)航儀器之一。第十頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四船用計程儀可分為兩類：相對計程儀和絕對計程儀。相對計程儀只能測量船舶相對于水的速度并累計其航程，如水壓式計程儀和電磁式計程儀。絕對計程儀在其跟蹤深度范圍內(nèi)，能夠測量船舶相對于海底的速度并累計其航程，如多普勒計程儀和聲相關(guān)計程儀，但當(dāng)水深超過其跟蹤范圍，便轉(zhuǎn)換為跟蹤水層的相對計程儀。第十一頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四一、電磁計程儀電磁計程儀(electromagneticlog)是一種應(yīng)用電磁感應(yīng)原理測量船舶瞬時速度和累計航程的相對計程儀。它由傳感器、放大器和指示器等部分組成。第十二頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四當(dāng)船舶航行時，水流以與船速相反的方向流過船底站；水的流動看成無數(shù)根橫向排列的導(dǎo)體，平移地切割傳感器的磁力線，電極之間便產(chǎn)生感應(yīng)電動勢正e，因水流方向與磁力線方向相互垂直，則Eg=BDV*10式中：B—交流磁感應(yīng)強度；D—兩電極a.b的間距；V—船速。第十三頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四二、多普勒計程儀1，多普勒計程儀的作原理I多普勒計程儀(Dopplerlog)是應(yīng)用多普勒效應(yīng)進行測速并累計航程的一種水聲導(dǎo)航儀器。多普勒效應(yīng)是指當(dāng)聲源與接收者存在相對運動時，接收者所接收到的聲波頻率與聲源發(fā)出的頻率不相同，這種現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng)。當(dāng)兩者相互靠近時，接收到的頻率將升高；兩者相互離開時，接收到的頻率將降低。接收到的頻率與聲源頻率之差值厶f稱為多普勒頻移。多普勒頻移厶f的大小與聲源頻率fo、聲波傳播速度C和聲源與接收者之間的相對運動速度V有關(guān)。當(dāng)聲源向著固定不動接收者以速度V移動時，它們之間的關(guān)系可以用下列表達式表示：厶f=V/C*fo第十四頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四目前船用多普勒計程儀有三種類型：第一種類型是雙波束系統(tǒng)，又稱一元多普勒計程儀，它只能測量船舶前進后退縱向速度并累計航程。第二種類型是四波束系統(tǒng)，在船首附近橫向再安裝兩個換能器，它可向船前后左右四個方向發(fā)射波束，又稱二元多普勒計程儀，它除了能測量縱向速度之外，還能測量橫向速度。上述兩種計程儀均可作為船舶導(dǎo)航之用。第三種類型是六波束系統(tǒng)，在第二種類型的基礎(chǔ)上(即在船首裝置四波束的換能器之外，還在船尾部安裝一對向左右方向發(fā)射的換能器)，它又稱為三元多普勒計程儀，由于它既能測量船舶的縱向速度，又能測量船首部和船尾部的橫向速度，并能反映船舶運動的全貌，，可以作為船舶特別是大型船舶進出港、靠泊碼頭或錨泊之用。第十五頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四三、聲相關(guān)計程儀

聲相關(guān)計程儀(acousticcorrelationlog)是應(yīng)用相關(guān)技術(shù)處理水聲信息測量航速并累計航程的一種水聲導(dǎo)航儀器。它的特點是：采用垂直向發(fā)射和接收超聲波信號，并