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1、第三 船用测深仪,回声测深仪(echo sounder)是一种测量水深的船用导航仪器。船舶通过测量水深可以辨认船位；在开辟新航区或在浅水区航行时，可为船舶导航，以保证船舶航行安全；在航道及港口测量方面，它可提供准确的水深资料。目前在众多的导航仪器中，回声测深仪仍是船舶必不可少的导航设备之一。,一、水声学知识 在任何弹性介质中，声源的振动使周围弹性质点产生振动，质点的振动将由近向远逐个质点传递，这种质点振动的传播就是声波。每秒钟内质点振动的次数叫做声波的频率f，处在同一振动状态的两个相邻质点间的距离叫做声波的波长，每秒钟声波传播的距离叫做声波的传播速度C，它与声波的频率f和波长之间的关系为： C
2、*f (231),声波在水中的传播速度并非是一个常值，而是随海水的温度t、含盐量和静压力P的不同而变化，其中以温度的影响最为显著，即： CtP (232) 当海水深度增大时，声速增大，但随深度增大，海水温度却在降低，导致声速减小。实测证明、，由于水深增加引起静压力增大及温度降低而影响声速的变化量几乎相互抵消，因而在计算海水中的声速时，仅考虑海水表面的温度和含盐量即可。船用回声测深仪、多普勒计程仪等仪器通常以1 500ms为标准设计声速。,二、回声测深仪的主要技术指标,因为回声测深仪采用脉冲式发射超声波信号，它的最大测量深度所对应的声波往返时间间隔只能在两次发射的时间间隔内，所以发射时间间隔(即
3、脉冲重复周期)的选择和最大测量深度是密切相关的。两次发射触发脉冲的间隔时间T与最大测量深度hmax的关系为： T=2hmax/C,2最小测量深度 最小测量深度是表示测深仪所能测到的最小深度，发射脉冲宽度r是决定最小测量深度的主要因素，对应于r的时间所能测量的深度即为最小测量深度hmin，即： r=2hmin/C (234),3测深仪的误差 浅水范围内允许误差为土1 m；深水范围允许误差为土5m，或土5。 4显示方式 现代测深仪的显示方式一般要求兼有两种以上。IMO标准规定记录式应为必备的显示方式，其他如闪光式或数字式显示方式可与之相配套。,三、回声测深仪的误差,1声速误差 测深仪设计声速为声波
4、在海水中的标准声速l 500ms，但实际声速将随海水的温度、贪盐量和静压力等物理参量的变化而变化，实际声速与设计声速不一致，所产生的测量误差称声速误差。声速误差的修正方法是：根据实测数据代入经验公式求出实际声速，然后按下列校正公式求得实际水深hw： hw= Cw *h。/ Co 式中：Cw实际声速； Co标准声速； h。显示水深。,2基线误差： 3零点误差 4时间电机转速误差,5影响测深仪工作的其他因素,1)船舶摇摆对测深仪工作的影响 (2)水中气泡对测深仪的影响 (3)换能器工作面附着物的影响 (4)海底底质的影响 (5)换能器的安装,第四节 船用计程仪,船用计程仪(ships 1og)是一
5、种测量船舶航速和累计航程的导航仪器。根据计程仪提供的航程数据和陀螺罗经或磁罗经提供的航向，就可以求得船舶的推算船位。此外，在现代导航系统中，计程仪向真运动雷达、ARPA和卫导等导航仪器提供准确的航速信息，以实现船舶自动定位和避让，向大型或超大型船舶提供船舶的纵向或横向速度信息，以确保船舶安全地靠离码头。因此，计程仪已成为现代船舶必不可少的导航仪器之一。,船用计程仪可分为两类：相对计程仪和绝对计程仪。相对计程仪只能测量船舶相对于水的速度并累计其航程，如水压式计程仪和电磁式计程仪。绝对计程仪在其跟踪深度范围内，能够测量船舶相对于海底的速度并累计其航程，如多普勒计程仪和声相关计程仪，但当水深超过其跟
6、踪范围，便转换为跟踪水层的相对计程仪。,一、电磁计程仪 电磁计程仪(electromagnetic log)是一种应用电磁感应原理测量船舶瞬时速度和累计航程的相对计程仪。它由传感器、放大器和指示器等部分组成。,当船舶航行时，水流以与船速相反的方向流过船底站；水的流动看成无数根横向排列的导体，平移地切割传感器的磁力线，电极之间便产生感应电动势正e，因水流方向与磁力线方向相互垂直，则Eg=BDV*10 式中：B交流磁感应强度； D两电极a.b的间距； V船速。,二、多普勒计程仪,1，多普勒计程仪的作原理 I 多普勒计程仪(Doppler log)是应用多普勒效应进行测速并累计航程的一种水声导航仪器
7、。多普勒效应是指当声源与接收者存在相对运动时，接收者所接收到的声波频率与声源发出的频率不相同，这种现象称为多普勒效应。当两者相互靠近时，接收到的频率将升高；两者相互离开时，接收到的频率将降低。接收到的频率与声源频率之差值厶f称为多普勒频移。多普勒频移厶f的大小与声源频率fo、声波传播速度C和声源与接收者之间的相对运动速度V有关。当声源向着固定不动接收者以速度V移动时，它们之间的关系可以用下列表达式表示： 厶f=V/C*fo,目前船用多普勒计程仪有三种类型：第一种类型是双波束系统，又称一元多普勒计程仪，它只能测量船舶前进后退纵向速度并累计航程。第二种类型是四波束系统，在船首附近横向再安装两个换能
8、器，它可向船前后左右四个方向发射波束，又称二元多普勒计程仪，它除了能测量纵向速度之外，还能测量横向速度。上述两种计程仪均可作为船舶导航之用。第三种类型是六波束系统，在第二种类型的基础上(即在船首装置四波束的换能器之外，还在船尾部安装一对向左右方向发射的换能器)，它又称为三元多普勒计程仪，由于它既能测量船舶的纵向速度，又能测量船首部和船尾部的横向速度，并能反映船舶运动的全貌，可以作为船舶特别是大型船舶进出港、靠泊码头或锚泊之用。,三、声相关计程仪,声相关计程仪(acousticcorrelation log)是应用相关技术处理水声信息测量航速并累计航程的一种水声导航仪器。它的特点是：采用垂直向发射和接收超声波信号，并对被接收回波信号的幅度包络进行相关处理，从而测得船舶的航速并累计航程；其测：量精度不受声波在海水中传播速度变化的影响，即不受海水温度和盐度等因素的影响；有的声相关计程仪还可兼作回声测深仪使用。,
