第四章计程仪及回声测深仪

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船舶主机监控仪器

计程仪与测深仪

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回声测深仪测深仪是用于航海测量水深的仪器，是一种在航海和航道测绘上广泛使用的航海仪器。

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一、回声测深原理1、水声学有关知识、1)声源)2)声波的分类)按频率分：次声波(20Hz以下)可闻声波(20Hz~~20kHz)超声波(20kHz以上)

按发射方式分：连续波、脉冲波

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一、回声测深原理1、水声学有关知识、3)声波的传播)声速只取决于介质的物理常数，而与声源的振动频率无关。在空气中：C=330m/s;在水中：C=1500m/s航海上，海水中的声速一般取1500米/秒。

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一、回声测深原理1、水声学有关知识、4)声波在海水中传播的损耗)

扩散损耗：直接由于声能的扩散所引起的。衰减损耗，由于吸收和散射共同作用的结果，它和电能沿导线传输所产生的损耗类似。

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一、回声测深原理1、水声学有关知识、5)声波在海水中的传播干扰)

混响干扰海洋噪声

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一、回声测深原理2、回声测深原理、回声测深的原理是基于声波在水中传播特性的理论，即利用超声波在水中等速直线传播和具有反射特性的原理来测定水深。由于超声波较其它声波的方向性好、穿透性强、放射性显著和抗可闻声干扰性好等特点，所以回声测深仪是利用超声波进行深度测量。

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二、组成及各部分的主要作用1、回声测深仪的组成、1)控制及显示器)

2)换能器)3)电源系统)

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三、回声测深仪的使用及本卷须知1、回声测深仪的主要技术指标、1)最大测量深度(hmax))最大测量深度(最大测量深度hmax(maximaldetectabledepth)是表示测深仪所能测得的最大深度。最大测量深度与发射功率和脉冲重复周期(T)(或脉冲重复频率)有关。以脉冲方式工作的回声测深仪，它的最大测量的时间间隔t只能是在两次发射的间隔时间T内(即t〈T),故应选择适当的发射间隔时间，即脉冲重复周期T。hmax≤750T一般为200米~1000米，最大2000米

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2)最小测量深度(hmin)(米))最小测量深度()(米最小测量水深hmin(minimumdetectabledepth)是表示测深仪可能测量并能显示出来的最小深度。最小测量深度取决于发射脉冲宽度τ。因此，最小测量深度hminhmin≥Cτ/2≥750τ一般为0.1米~1米。τ≤hmin/750

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三、回声测深仪的使用及本卷须知3)脉冲重复频率(F))脉冲重复频率(F)(次/秒)(F)脉冲重复频率(pulserepetitionfrequency–PRF)、脉冲重复周期(pulserepetitionperiod–PRP)F=1/T与测深仪的最大测量深度有关，一般为0.3~0.6s。4)脉冲宽度(τ)(ms))脉冲宽度()持续发射超声波脉冲的

时间称为脉冲宽度(pulseduration),它是决定最小测量深度的关键。一般取0.1ms~1.3ms(毫秒)。

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5)工作频率(operatingfrequency))工作频率测深仪的工作频率指发射超声波的频率。超声波的工作频率一般为20~60kHz之间，最大可达200kHz。6)发射功率)发射功率(transmittingpower)发射功率指脉冲功率。它的数值一般在几十瓦至几百瓦之间。7)消耗功率)

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8)换能器及换能器指向性)θ0称为半扩散角。半扩散角越小，波束就越尖锐，指向性越好，测深仪或声相关计程仪的θ0一般在1015,而多普勒计程仪的θ0则为1.53。测深仪换能器的波束一般不宜过于尖锐，否则会由于船舶摇摆而接收不到信号。

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三、回声测深仪的使用及本卷须知

2.影响正常测深的主要因素影响正常测深的主要因素1)水中气泡的影响)超声波在空气中的吸收损耗远大于在水中。因此超声波在水中传播过程中遇到气泡时，强度将受到很大减弱。另外气泡还有反射、散射能力，这也将使回波受到干扰。船倒车(此时不宜使用测深仪因水中产生气泡影响);船变更航向或轻载高速航行时；风浪较大，船舶摇摆时；船首上翘较高时；换能器安装不理想时。

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2)船舶倾斜(摇摆)的影响)船舶倾斜(摇摆)当船倾斜时，发射换能器也随之倾斜，当其倾角大于发射角的二分之一时，即βα。/2时，就接收不到海底的回波信号。也就无法进行测深。风浪大，船舶摇摆猛烈时将无法进行测深。3)海底底质的影响)不同的海底底质，对超声波反射能力也不同；以下底质反射能力逐渐变差：岩石、碎石、沙底、淤泥。

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4)海底地形的影响)从当进行浅水水域测深时，在记录纸上可能出现一较宽的信号带，应以回波信号带的前沿读取测量深度为宜(最浅的水深信号)。在高低不平岩石海底的浅水中，若灵敏度很高，在测深仪的显示器上可能出现屡屡回波信号，应将第一次回波信号为正确回波，并以此读取水深。5)船底污物、杂草等的影响)船底污物、

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三、回声测深仪的使用及本卷须知3.回声测深的误差回声测深的误差1)声速误差(acousticvelocityerror))声速误差产生原因实际声速与设计声速不一致，使测量产生误差。当实际声速大于设计声速时，测量水深小于实际水深。当实际声速小于设计声速时，测量水深大于实际水深。消除方法一般不进行消除。要求测深精度高的回声测深仪，设置“温度补偿〞、“盐分补偿〞、“水深补偿〞,来消除声速误差。

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2)基线误差(groundlineerror))基线误差产生原因(发射和接收换能器

之间的距离引起的误差)在水深大于5米时，回声测深仪的基线误差可忽略不计。消除方法发射和接收采用同一个换能器，或不消除。

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三、回声测深仪的使用及本卷须知3)时间电机转速误差(speedofrevolution)时间电机转速误差erroroftiming-motor)产生原因时间电机转速