-船用回聲測(cè)深儀

1、第二章船用回聲測(cè)深儀回聲測(cè)深儀（ echo souder ） 是利用超聲波在水中傳播的物理特性而制成的一種測(cè)量水深的水聲導(dǎo)航儀器。在航海上，船用回聲測(cè)深儀的主要用途是：1 在情況不明的海域或淺水航區(qū)航行時(shí)，測(cè)量水深以確保船舶航行安全。2在其他導(dǎo)航儀器失效的特殊情況下，可通過(guò)測(cè)量水深來(lái)辨認(rèn)船位。3用于航道及港口測(cè)量方面，提供精確的水文資料。4現(xiàn)代化多功能的船用測(cè)深儀還可實(shí)現(xiàn)水下勘測(cè)、魚群探測(cè)跟蹤等功能。第一節(jié) 水聲學(xué)基礎(chǔ)一、聲波及其物理特性聲波（sound wave）是由機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生的，聲能是機(jī)械能的一種。聲波的產(chǎn)生離不開 兩個(gè)因素，即聲源和彈性介質(zhì)。聲源是振動(dòng)的物體，如振動(dòng)的音叉和聲帶。彈性介

2、質(zhì)是聲波傳播的媒介，如空氣、水等都可傳播聲波。將一個(gè)振動(dòng)的物體置于彈性介質(zhì)中，在其周圍的介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)必然隨之振動(dòng)并產(chǎn)生位移，在流體介質(zhì)空間則形成介質(zhì)疏密的變化狀態(tài)，并以波動(dòng)的形式向外傳播，這種質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的傳播即稱之為聲波。質(zhì)點(diǎn)每秒鐘振動(dòng)的次數(shù)稱為聲波的頻率?，頻率的單位為赫茲（Hz） 。聲波的頻率低于 20Hz,稱為次聲波，人耳聽覺無(wú)法辨別。聲波頻率在20Hz20KHz之間的，稱為可聞聲波。超過(guò)20KHz 以上的，稱為超聲波?；芈暅y(cè)深儀及后面要介紹的多普勒計(jì)程儀、聲相關(guān)計(jì)程儀等水聲儀器使用的均為超聲波。聲波在介質(zhì)中傳播的物理特性可歸納為如下幾點(diǎn)：1 聲波在同一種介質(zhì)中的傳播速度基本恒定，在不同的介質(zhì)

3、中傳播速度不同；2聲波在水介質(zhì)中的傳播途徑為直線；3聲波傳播經(jīng)過(guò)不同介質(zhì)時(shí)，將產(chǎn)生反射、折射、散射和繞射等物理現(xiàn)象；4聲波在介質(zhì)中傳播，由于擴(kuò)散和吸收的作用，聲波的能量將逐漸衰減。二、聲波在海水中的傳播速度根據(jù)物理學(xué)知識(shí)，聲波在介質(zhì)中的傳播速度的大小與聲波的振動(dòng)頻率無(wú)關(guān)，只取決于介質(zhì)本身的物理參數(shù)，即介質(zhì)的密度p和介質(zhì)的彈性系數(shù)E。因此，聲波在海水中的傳播速度將取決于海水的密度及彈性系數(shù)。而這兩個(gè)參數(shù)不是常數(shù)，它們隨著海水的溫度（ t ） 、含鹽量（8）和靜壓力（P）的變化而變化，其中尤以溫度變化的影響最為顯著。顯然，聲波在海水中的傳播速度并非一個(gè)常量，它一般需要通過(guò)大量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算

4、得到。為了統(tǒng)一口徑和簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，船用水聲導(dǎo)航儀器如回聲測(cè)深儀、多普勒計(jì)程儀和聲相關(guān)計(jì)程儀等通常以1500m/s 作為標(biāo)準(zhǔn)聲速。三、聲波的傳播損耗和混響聲波在海水中傳播過(guò)程中因反射、折射、散射和吸收等現(xiàn)象，會(huì)使來(lái)自聲源的能量隨著時(shí)間和空間的推移而逐漸減弱，這種聲能減弱的現(xiàn)象稱為傳播損耗（attenuation ） 。傳播損耗有兩種，即衰減損耗和擴(kuò)散損耗。衰減損耗是聲波的反射、折射、散射和吸 收共同作用的結(jié)果；擴(kuò)散損耗是因聲能的直接擴(kuò)散所引起的。混響(reverberation)是指聲源停止反射后收到的來(lái)自海水中各種散射波的總和。根 據(jù)海洋中的散射體所處位置不同將混響分為海面混響、體積混響和海底混響

5、三種。海面混 響的散射體位于海水表面或靠近海面層的各種海生物、懸浮顆粒、氣泡等；體積混響的散 射體位于海水中層；海底混響則位于海底或海底附近?；祉憣?duì)于水聲儀器而言是一種干擾，尤其是混響發(fā)生在靠近聲源和接收點(diǎn)時(shí)，當(dāng)混響 的信號(hào)足夠大時(shí)，將淹沒(méi)目標(biāo)的反射回波?；祉懸灿衅淇杀焕玫挠欣矫?，如在深水情 況下，體積混響則被某些計(jì)程儀用來(lái)測(cè)量船舶相對(duì)于水層的速度。第二節(jié)回聲測(cè)深儀原理一、回聲測(cè)深原理圖6-1回聲測(cè)深儀是利用測(cè)量超聲波自發(fā) 射至被反射接收的時(shí)間間隔來(lái)確定水深 的。測(cè)量水深的原理如圖 6-1所示。在船 底裝有發(fā)射超聲波的發(fā)射換能器 A和接收 超聲波的接收換能器 B , A與B之間的距 離為S

6、, S稱為基線。發(fā)射換能器 A以間 歇方式向水下發(fā)射頻率為 20-200KHZ的超聲波脈沖，聲波經(jīng)海底發(fā)射后一部分能量被接收換能器B接收。從圖6-1知，只要測(cè)出聲波自發(fā)射至接收所經(jīng)歷的時(shí)間，就可由下列公式求出水深：H D h DAO2 AM 2 D(ct)2(s)222(6-1)式中：H為水面至海底的深度；D為船舶吃水；h為測(cè)量水深；S為基線長(zhǎng)度；C為聲 波在海水中的傳播速度，標(biāo)準(zhǔn)聲速為1500m/s； t為聲波自發(fā)射至接收所經(jīng)歷的時(shí)間。顯然，只要測(cè)出時(shí)間 t,即可求出水深 H ,若換能器是收發(fā)兼用換能器，即AB=S=0,取C=1500 m/s,則測(cè)量深度h可表示為：,1ch ct 750t2

7、(6-2)二、回聲測(cè)深儀整機(jī)方框圖及工作過(guò)程：回聲測(cè)深儀的整機(jī)方框圖如圖6-2所示。發(fā)射系統(tǒng)將顯示器的發(fā)射指令變?yōu)橐欢}沖顯示器是整機(jī)的中樞，其作用是控制協(xié)調(diào)整機(jī) 工作；測(cè)量聲波往返時(shí)間并將其換算成水深加以顯 示。寬度、頻率和輸出功率的電振蕩脈沖去推動(dòng)發(fā)射換能器工作。發(fā)射換能器將電振蕩信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械振動(dòng)信號(hào)，即將電能轉(zhuǎn)換為聲能，形成超聲波信 號(hào)向海底發(fā)射。接收換能器的作用與發(fā)射換能器正好相反，它將從海底反射來(lái)的聲波信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娬?蕩信號(hào)，即將聲能轉(zhuǎn)換為電能。接收系統(tǒng)的作用是：將來(lái)自接收換能器的回波信號(hào)加以適當(dāng)?shù)胤糯?、選擇和處理，變 換為適合顯示器所需要的回波脈沖信號(hào)。電源設(shè)備通常為機(jī)器內(nèi)部的電

8、源或?qū)Ｓ玫淖兞鳈C(jī)，目前大多數(shù)測(cè)深儀都可直接接船電 工作?；芈暅y(cè)深儀的工作過(guò)程可以由工作時(shí)序圖（圖6-3）予以描述:顯示器內(nèi)的發(fā)射觸發(fā)器按 一定時(shí)間間隔 T （稱為脈沖重復(fù) 周期）產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，該脈沖觸 發(fā)發(fā)射系統(tǒng)產(chǎn)生一定寬度。（稱 為脈沖寬度）和一定輸出功率的 電振蕩發(fā)射脈沖。發(fā)射換能器將 電振蕩發(fā)射脈沖轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率為20200KHz的超聲波脈沖向海 底發(fā)射。在發(fā)射同時(shí)，顯示器將 產(chǎn)生與發(fā)射脈沖同步的零點(diǎn)信 號(hào)，表示計(jì)時(shí)開始。接收換能器 將來(lái)自海底的聲波反射信號(hào)轉(zhuǎn)變 為電振蕩接收脈沖信號(hào)，經(jīng)接收 系統(tǒng)放大、處理后形成回波信號(hào)送至顯示器。顯示器累計(jì)回波信號(hào)和零點(diǎn)信號(hào)間的時(shí)間間隔，并按深度公式轉(zhuǎn)換為

9、深度予 以顯示。三、閃光式測(cè)深儀工作原理：閃光式回聲測(cè)深儀是早期一種典型的回聲測(cè)深儀，它的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單。其工作原理如圖6-4所示:圖6-4時(shí)間電機(jī)是閃光式測(cè)深儀顯示裝置的驅(qū)動(dòng)部分，它的轉(zhuǎn)速要求恒定。時(shí)間電機(jī)的轉(zhuǎn)速 可通過(guò)變速箱內(nèi)的變速齒輪予以變速，變速比的不同決定了測(cè)深儀量程的變化。帶有窟燈 的轉(zhuǎn)盤在時(shí)間電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下勻速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)窗燈剛好轉(zhuǎn)至固定刻度盤的零位時(shí)，窗燈被點(diǎn)亮 一次，其光線透過(guò)轉(zhuǎn)盤上的縫隙在刻度盤零位處可看到一窄光線，表示零點(diǎn)信號(hào)，即為計(jì) 時(shí)開始。與此同時(shí)，凸輪壓合觸片，使發(fā)射觸發(fā)器產(chǎn)生觸發(fā)脈沖送至發(fā)射系統(tǒng)，經(jīng)發(fā)射系 統(tǒng)形成發(fā)射脈沖后送至發(fā)射換能器向海底發(fā)射超聲波脈沖。接收換能

10、器將反射來(lái)的回波信 號(hào)送至接收系統(tǒng)放大處理后形成電脈沖回波信號(hào)，再次點(diǎn)亮就燈，此時(shí)就燈在轉(zhuǎn)盤上轉(zhuǎn)過(guò) 的角度即對(duì)應(yīng)著測(cè)量深度的大小。四、回聲測(cè)深儀的主要技術(shù)指標(biāo)1 .最大測(cè)量深度最大測(cè)量深度是測(cè)深儀可能測(cè)量到的最大深度。國(guó)際海事組織（IMO）建議，適用于遠(yuǎn)洋船舶的測(cè)深儀，其最大測(cè)量深度為 400m ;沿海船舶的測(cè)深儀的最大測(cè)量深度為100m200m。最大測(cè)量深度與發(fā)射功率、換能器效率和工作頻率等因素有關(guān)。發(fā)射功率越大，測(cè) 量深度越深；換能器效率越高，能量損耗小，測(cè)量深度越深；工作頻率低，傳播損耗小， 測(cè)量深度越深，所以在一定的發(fā)射功率條件下，應(yīng)選用較低的工作頻率。最大測(cè)量深度與脈沖重復(fù)周期也是密

11、切相關(guān)的，由于測(cè)量的最大時(shí)間間隔只能是兩次發(fā)射的間隔時(shí)間，即脈沖重復(fù)周期，所以，脈沖重復(fù)周期與最大測(cè)量深度的關(guān)系為：2hmaxT -ma（6-3）C為了使顯示器所顯示的深度不會(huì)超過(guò)最大測(cè)量深度，實(shí)際設(shè)計(jì)的脈沖重復(fù)周期總是略大于最大測(cè)量深度所需要的聲波往返時(shí)間，即T>t。2 .最小測(cè)量深度最小測(cè)量深度是測(cè)深儀能測(cè)量出來(lái)的最小深度。發(fā)射脈沖寬度。是決定最小測(cè)量深度的主要因素，測(cè)深儀實(shí)際能測(cè)出的最小深度應(yīng)大于。所對(duì)應(yīng)的深度。即：一 C?hmin（6-4）2適用于遠(yuǎn)洋船舶的測(cè)深儀的最小測(cè)量深度一般為12m,而淺水測(cè)深儀的最小測(cè)量深度可達(dá)0.20.3m。3 .測(cè)深儀的誤差測(cè)深儀的誤差包括聲速誤差、

12、時(shí)間電機(jī)轉(zhuǎn)速誤差、基線誤差、零點(diǎn)誤差等，將在以后 章節(jié)詳細(xì)介紹。測(cè)深儀的誤差在淺水范圍內(nèi)允許誤差為土1m,深水范圍內(nèi)允許誤差為土 5m或 ± 5%。4 .顯示方式IMO規(guī)定記錄式顯示方式為測(cè)深儀必須具備的顯示方式。數(shù)字式顯示方式在現(xiàn)代測(cè)深儀中應(yīng)用較多，常用的如發(fā)光二極管 LED顯示方式，以及兼具探魚與水下勘測(cè)功能的陰極 射線管（CRT）顯示方式和液晶（LCD）顯示方式。五、水聲換能器回聲測(cè)深儀的換能器（transducer）是實(shí)現(xiàn)電能與聲能相互轉(zhuǎn)換的器件。用于將電振蕩能量轉(zhuǎn)換為聲能向水下發(fā)射超聲波的換能器稱為發(fā)射換能器，用于將海底反射回來(lái)的超聲波聲能轉(zhuǎn)換為電振蕩能量的換能器稱為接收換

13、能器。發(fā)射換能器和接收換能器可以收發(fā)分開，也可收發(fā)兼用。1. 換能器的分類換能器按材料劃分為兩種，一是以鎳或鎳鐵合金為材料的磁致伸縮換能器 （ magnetostrictive transducer） ；另一種是以鈦酸鋇或鋯鈦酸鉛等壓電陶瓷為材料的電致伸縮換能器（electrostrictive transducer） 。這兩種換能器是基于磁致伸縮效應(yīng)和電致伸縮效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)聲能（機(jī)械能）和電能的相互轉(zhuǎn)換的。目前的磁致伸縮換能器一般都采用鎳和鎳鐵合金材料制作，它們具有不易受海水腐蝕且加工容易等特點(diǎn)。實(shí)際使用時(shí)，必須對(duì)新的或長(zhǎng)期不用的鎳換能器事先給其繞組通以直流電，使其具有或恢復(fù)磁性，該措施稱為充磁

14、。充磁的目的，是為了獲得較高的磁致伸縮效應(yīng)。由于鋯鈦酸鉛材料來(lái)源豐富、成本低、性能優(yōu)良、穩(wěn)定性好，所以目前選用鋯鈦酸鉛壓電陶瓷材料制成的電致伸縮換能器極為普遍。2.換能器的安裝換能器的安裝要求有如下幾點(diǎn)：（ 1）換能器在船底的安裝位置應(yīng)使其周圍雜聲干擾最小。應(yīng)盡量遠(yuǎn)離機(jī)艙、螺旋槳，也不能靠近船首的水流平滑處；同時(shí)應(yīng)避開排水口、海底閥及其它有礙水流平順的凸出物。換能器一般裝于離船首1/21/3船長(zhǎng)處。（ 2）換能器的安裝不能降低船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和水密性能。換能器安裝于船底，無(wú)論是開啟式或密封式安裝，均需在船底開洞，因此應(yīng)在開洞處采用法蘭盤進(jìn)行加固；同時(shí)，在安裝換能器的艙室內(nèi)，應(yīng)增設(shè)便于安裝和維護(hù)的水

15、密艙，以保證船舶安全和防止?jié)B漏。（ 3）換能器的工作面應(yīng)力求與水平面平行。（ 4）換能器的工作面不得涂敷油漆。油漆對(duì)聲能吸收很大，將使回波信號(hào)顯著減弱，甚至測(cè)深儀不能工作。若發(fā)現(xiàn)換能器表面有油漆或其他油污，應(yīng)徹底予以清除干凈。（ 5）換能器的引出電纜應(yīng)使用屏蔽電纜；換能器的兩根引出導(dǎo)線之間應(yīng)有良好的絕緣，屏蔽層與鋼管應(yīng)良好接地。第四節(jié) 回聲測(cè)深儀誤差回聲測(cè)深儀的誤差主要有：聲速誤差、時(shí)間電機(jī)轉(zhuǎn)速誤差、零點(diǎn)誤差和基線誤差等。 此外，船舶搖擺、海水中氣泡、海底底質(zhì)與坡度、船速、換能器工作面附著物等因素也會(huì) 對(duì)測(cè)深儀工作產(chǎn)生一定的影響。一、聲速誤差 由于船舶所在海域?qū)嶋H聲速與測(cè)深儀的設(shè)計(jì)聲速不一致而

16、產(chǎn)生的測(cè)量誤差稱為聲速回聲測(cè)深儀的設(shè)計(jì)聲速是取標(biāo)準(zhǔn)聲速1500m/s的，而實(shí)際聲速并非恒定值，它隨著海水溫度、含鹽量和靜壓力的變化而變化，因此，回聲測(cè)深儀的聲速誤差是不可避免的。聲 速誤差的修正公式如下表示：實(shí)際水深 叫，顯示水深商船的聲速誤差一般無(wú)須進(jìn)行修正，但駕駛員在聲速變化顯著的航區(qū)航行時(shí)，應(yīng)加以 留意。如船舶從海洋駛?cè)雰?nèi)河航行時(shí)，可能因含鹽量變化引起實(shí)際聲速小于標(biāo)準(zhǔn)聲速而導(dǎo) 致顯示深度小于實(shí)際水深，從而影響船舶安全航行。二、時(shí)間電機(jī)轉(zhuǎn)速誤差時(shí)間電機(jī)轉(zhuǎn)速誤差是指閃光式和記錄式測(cè)深儀中的時(shí)間電機(jī)轉(zhuǎn)速與其額定轉(zhuǎn)速不一 致所產(chǎn)生的測(cè)量誤差。在閃光式和記錄式測(cè)深儀中，時(shí)間電機(jī)作為顯示系統(tǒng)的時(shí)間裝

17、置， 必須以恒定的轉(zhuǎn)速帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤或記錄筆轉(zhuǎn)動(dòng)。時(shí)間電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化必然會(huì)使轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過(guò)的角度 和記錄筆移動(dòng)的距離發(fā)生變化，從而使顯示深度與實(shí)際深度產(chǎn)生偏差。所以，時(shí)間電機(jī)轉(zhuǎn) 速的穩(wěn)定與否，將直接影響測(cè)深儀顯示深度的準(zhǔn)確性。時(shí)間電機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定一般是由于船電變化或時(shí)間電機(jī)本身故障所致。時(shí)間電機(jī)的轉(zhuǎn)速 誤差調(diào)整公式如下：實(shí)際水深電機(jī)額定轉(zhuǎn)速電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速顯示水深、零點(diǎn)誤差零點(diǎn)誤差是指零點(diǎn)信號(hào)（或零點(diǎn)標(biāo)志）與刻度盤（或刻度標(biāo)尺）的零位不一致時(shí)所產(chǎn) 生的測(cè)量誤差。零點(diǎn)信號(hào)超前，顯示水深將小于實(shí)際水深；零點(diǎn)信號(hào)滯后，則顯示水深將 大于實(shí)際水深。通常，閃光式和記錄式測(cè)深儀均設(shè)置了零點(diǎn)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。四、基線誤差在前面介紹測(cè)

18、深儀的測(cè)深原理時(shí)，我們求出的測(cè)量深度h Jgt）2 e）2 ,其中s為 1收、發(fā)換能器之間距，即為基線之長(zhǎng)度。實(shí)際設(shè)計(jì)測(cè)深儀時(shí)，我們均按hct來(lái)計(jì)算測(cè)2量深度，（s）2項(xiàng)被忽略掉，故產(chǎn)生了基線誤差。1測(cè)量水深（1ct）越深，基線誤差就越小。當(dāng)水深大于5米時(shí)，基線誤差便可忽略不2計(jì)。采用收、發(fā)兼用換能器的測(cè)深儀則不存在基線誤差。五、影響測(cè)深儀工作的其它因素（1）船舶搖擺對(duì)測(cè)深儀工作的影響當(dāng)船舶發(fā)生橫搖時(shí)，發(fā)射換能器也隨之傾斜，其發(fā)射的主波束的方向也隨之改變。若 傾斜角度不大，主波束的反射回波仍可被接收換能器接收；當(dāng)傾斜角大于某個(gè)極限值時(shí)， 將可能產(chǎn)生回波信號(hào)“遺漏”現(xiàn)象。嚴(yán)重時(shí)，回波信號(hào)全部消失

19、，測(cè)深儀無(wú)法工作。（2）水中氣泡對(duì)測(cè)深儀的影響海水中氣泡對(duì)測(cè)深儀工作的影響主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是水中氣泡對(duì)聲能有削弱作 用；二是大量氣泡會(huì)引起聲的混響，從而嚴(yán)重干擾測(cè)深儀正常工作。（ 3）船速對(duì)測(cè)深儀的影響當(dāng)船舶高速航行時(shí)，船體產(chǎn)生劇烈振動(dòng)，水流猛烈沖擊船體，致使干擾噪聲增加。同時(shí)，海水的空化現(xiàn)象也明顯增加，致使回波信號(hào)削弱。嚴(yán)重時(shí)回波信號(hào)將被干擾信號(hào)“淹沒(méi)” ， 致使測(cè)深儀工作困難，甚至無(wú)法工作。選擇適當(dāng)?shù)膿Q能器安裝位置將有助于減小這種影響。 （ 4）換能器工作面附著物的影響換能器表面的附著物對(duì)聲能有著較強(qiáng)的吸收作用，尤其是長(zhǎng)期不用的換能器表面會(huì)有大量海生物生長(zhǎng)，對(duì)換能器工作影響較大。所以

20、，應(yīng)及時(shí)清潔換能器工作面。還要注意的 是換能器的工作面不能涂敷油漆。（ 5）因換能器剩磁消失的影響對(duì)于磁致伸縮換能器，剩磁因時(shí)間長(zhǎng)久會(huì)逐漸消失，這將影響測(cè)深儀的靈敏度，所以，應(yīng)定期對(duì)磁致伸縮換能器進(jìn)行充磁。（ 6）海底底質(zhì)和坡度的影響不同的海底底質(zhì)對(duì)聲波的反射能力差異較大，巖石最強(qiáng)，砂底次之，淤泥最差。為了 達(dá)到顯示器的最佳顯示效果，應(yīng)根據(jù)不同的海底底質(zhì)調(diào)整測(cè)深儀的靈敏度大小。另外，不平坦的海底底質(zhì)和海底坡度將使反射回波先后抵達(dá)接收換能器，從而在顯示 器上出現(xiàn)較寬的信號(hào)帶。為了保證船舶航行安全，此時(shí)應(yīng)以信號(hào)帶前沿讀取水深為宜。第五節(jié)IES-10 型回聲測(cè)深儀一、 IES-10 型測(cè)深儀主要特點(diǎn)

21、介紹IES-10型回聲測(cè)深儀是美國(guó) Ocean Data儀器公司生產(chǎn)的船用新型測(cè)深儀產(chǎn)品，該產(chǎn)品符合國(guó)際航道組織（IHO）技術(shù)要求和歐洲關(guān)于海上導(dǎo)航設(shè)備的電磁兼容（ EMC）標(biāo)準(zhǔn)， 其特點(diǎn)如下：1 . 采用了先進(jìn)的數(shù)字處理技術(shù)，通過(guò)軟件控制超聲波的發(fā)射和接收；同時(shí)使用高清晰度的液晶顯示器（LCD ）和菜單式的人機(jī)友好界面，通過(guò)鍵盤操作來(lái)控制整機(jī)工作。2 .顯示器可連續(xù)提供回波圖象、數(shù)字深度顯示、深度報(bào)警、吃水調(diào)整等信號(hào)，還可通 過(guò)其它導(dǎo)航設(shè)備的接入顯示測(cè)量時(shí)的船位、船對(duì)地速度（ SOG）、船對(duì)地航向（COG）等 導(dǎo)航信息。3 .本機(jī)硬盤可保存24小時(shí)的數(shù)字深度和船位數(shù)據(jù)、1 小時(shí)的回波圖象和船

22、位數(shù)據(jù)，并可隨時(shí)調(diào)出或打印這些歷史數(shù)據(jù)。4 .本機(jī)通過(guò)RS-232 或 RS-422 串行口可向其它外設(shè)輸出NMEA0183 標(biāo)準(zhǔn)的深度信號(hào)，并可直接連接最多3 臺(tái)復(fù)示器。5 .接收機(jī)在較寬的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制，并對(duì)雜波干擾進(jìn)行濾除。6 .通過(guò)軟件可進(jìn)行系統(tǒng)故障診斷，機(jī)器內(nèi)部采用可拆卸式印刷電路板（PCB） ，易于對(duì)硬件進(jìn)行安裝和維護(hù)。二、整機(jī)組成框圖及工作原理IES-10 型測(cè)深儀的電路主要由主CPU 板、收發(fā)電路板、電源電路板、母板、液晶顯6-5所示。圖6-5示電路板、接口、接線盒和換能器等組成。其整機(jī)組成框圖如圖主CPU板是測(cè)深儀的整機(jī)工作的控制核心，它通過(guò)運(yùn)行內(nèi)部的PROM

23、（可編程只讀存儲(chǔ)器）程序，可以控制聲波發(fā)射頻率和歷史深度數(shù)據(jù)的存取，向顯示器發(fā)送深度及其它 顯示信號(hào)，并控制數(shù)據(jù)的輸入、輸出與打印等功能。收發(fā)電路有兩個(gè)主要功能：產(chǎn)生發(fā)射脈沖、接收并處理回波脈沖信號(hào)。收發(fā)電路中的微處理器在每個(gè)發(fā)射周期的初始時(shí)接收來(lái)自主CPU的指令信號(hào)，然后產(chǎn)生發(fā)射脈沖，經(jīng)過(guò)放大后送至換能器形成超聲波向海底發(fā)射。發(fā)射的同時(shí)，主CPU板計(jì)時(shí)開始。回波經(jīng)接收電路處理后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，送至主CPU計(jì)算深度結(jié)果。收發(fā)電路還有四種輔助功能：串行數(shù)據(jù)輸入和輸出、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（閃存） 、LCD亮度與對(duì)比度控制、鍵盤編碼和亮度控制。電源電路板的作用是將船電 （115或230V AC ）轉(zhuǎn)換為各

24、電路工作所需的直流電壓（5、12、24V DC）。液晶顯示電路板的主要功能是顯示深度數(shù)字信號(hào)、回波圖象信號(hào)、系統(tǒng)狀態(tài)信息等，還可通過(guò)鍵盤輸入和菜單選擇向主CPU板傳輸系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置及各種指令。換能器的作用是實(shí)現(xiàn)電能和聲能的相互轉(zhuǎn)換，其工作頻率從12到200KHz不等。三、使用與維護(hù)1. LCD屏幕顯示信息圖6-6所示為顯示器的顯示界面，主要顯示的信息有:圖6-6（1）回波圖 形：它是換能器收 到的回波信號(hào)的動(dòng) 態(tài)反映，圖形以一 定的速率從右向左 移動(dòng)，通過(guò)回波圖 象的前沿可讀取當(dāng) 前深度的大概數(shù) 值。（2）深度顯 示窗口：在屏幕的 左下方，即"Depth" 窗口，用以顯示當(dāng)

25、前精確的數(shù)字水深值，每秒鐘更新一次。同時(shí)還將顯示深度的單位（英尺-FT/米-MT/英尋-FA）、水深性質(zhì)（換能器下水深 -DBT/海面下水深-DBS/龍骨下水深-DBK ）。在該窗口的下 方還有測(cè)深儀跟蹤門限值（GATE）設(shè)定狀態(tài)顯示，跟蹤門限是用來(lái)進(jìn)行混響干擾抑制的， 一般將門限值置于自動(dòng)（AUTO ）狀態(tài)。窗口的最下方顯示的是報(bào)警狀態(tài)：淺水報(bào)警（SHALLOW ALARM ）、深水才艮警（DEEP ALARM ）或模擬才艮警（SIMULATOR ON ）。（3）導(dǎo)航信息：從其它導(dǎo)航儀器接入的信號(hào)，包括船位、對(duì)地航向（ COG）、對(duì)地速 度（SOG）,還有系統(tǒng)時(shí)鐘提供的日期和時(shí)間顯示。（4）

26、系統(tǒng)狀態(tài)：首先是自動(dòng)（AUTO）狀態(tài)顯示，它包括增益（GAIN）、量程（RANGE）、 圖形平移速度（CHART SPEED ）和跟蹤門限（GATE）等，如果處于自動(dòng)工作狀態(tài)，則在 AUTO的右側(cè)將顯示相應(yīng)的英文名稱。其次是吃水調(diào)整和龍骨深度預(yù)置值顯示、淺水和深 水報(bào)警值顯示。最后是顯示方式（ STD或STD/NAV）、工作頻率及水深單位的顯示。（5）信息條：在顯示屏的最上方，表示當(dāng)前系統(tǒng)的顯示狀態(tài)和報(bào)警指示。例圖顯示 的是“報(bào)警音頻關(guān)閉”的信息。圖6-72 .顯示面板按鍵IES-10型測(cè)深儀的主要操作是通過(guò)顯示 面板的功能按鍵來(lái)完成的，圖 6-7所示為顯示 面板的所有功能按鍵。DISPLAY

27、 :顯示方式選擇鍵，按此鍵調(diào)出 顯示方式菜單，用戶可選擇標(biāo)準(zhǔn)（ STD）或標(biāo) 準(zhǔn)/導(dǎo)航（STD/NAV）兩種不同的顯示方式。其 區(qū)別是在導(dǎo)航（NAV）方式下附加了三個(gè)窗口顯示船舶的經(jīng)緯度、對(duì)地航向及速度、日期 和船鐘。EVENT :時(shí)態(tài)鍵，用此鍵可以在存儲(chǔ)的歷史深度數(shù)據(jù)中插入實(shí)時(shí)的船位和時(shí)間數(shù)據(jù)。POWER:電源鍵，按電源鍵一次可開啟主機(jī)電源，按住并保持3秒則關(guān)機(jī)。開機(jī)工作后，若有音頻報(bào)警，按電源鍵一次可消去報(bào)警聲音。3秒則選擇“自動(dòng)RANGE :量程鍵，按此鍵一次可調(diào)出量程選擇菜單，按住并保持量程”工作方式。GAIN ：增益鍵，按此鍵一次可調(diào)出增益調(diào)節(jié)菜單，按住并保持3 秒則選擇“自動(dòng)增益”工作方式。DIM ：亮度鍵，按此鍵一次可調(diào)出顯示器亮度調(diào)節(jié)菜單，按住并保持3秒則選擇中間亮度顯示值。CONTR ： 對(duì)比度鍵，按此鍵一次可調(diào)出顯示器對(duì)比度調(diào)節(jié)菜單，按住并保持3 秒則選擇中間對(duì)比度值。：上下鍵。用上下鍵可以在菜單選擇時(shí)增加或減少設(shè)定值。MENU ：菜單鍵。用于調(diào)出主菜單，或者在菜單選擇時(shí)退出當(dāng)前顯示菜單。3 . 正常的操作按下顯示面板上的電源按鍵，系統(tǒng)通電，所有重要的參數(shù)（如增益、量程、跟蹤門限）都進(jìn)入“自動(dòng)”工作方式。如果測(cè)深儀搜索到海底，則在深度顯