第三 船用測深儀

第三船用測深儀第1頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月一、水聲學知識在任何彈性介質中，聲源的振動使周圍彈性質點產(chǎn)生振動，質點的振動將由近向遠逐個質點傳遞，這種質點振動的傳播就是聲波。每秒鐘內(nèi)質點振動的次數(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之間的關系為：C＝λ*f(2—3—1)第2頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月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為標準設計聲速。第3頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月二、回聲測深儀的主要技術指標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(即脈沖重復周期)的選擇和最大測量深度是密切相關的。兩次發(fā)射觸發(fā)脈沖的間隔時間T與最大測量深度hmax的關系為：T=2hmax/C第4頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月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5頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月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標準規(guī)定記錄式應為必備的顯示方式，其他如閃光式或數(shù)字式顯示方式可與之相配套。第6頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月三、回聲測深儀的誤差

1．聲速誤差．測深儀設計聲速為聲波在海水中的標準聲速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—標準聲速；h。—顯示水深。第7頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月2．基線誤差：3．零點誤差4．時間電機轉速誤差第8頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月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)海底底質的影響(5)換能器的安裝第9頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(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)代導航系統(tǒng)中，計程儀向真運動雷達、ARPA和衛(wèi)導等導航儀器提供準確的航速信息，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航儀器之一。第10頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月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計程儀，但當水深超過其跟蹤范圍，便轉換為跟蹤水層的相對計程儀。第11頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月一、電磁計程儀電磁計程儀(electromagneticlog)是一種應用電磁感應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12頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月當船舶航行時，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)根橫向排列的導體，平移地切割傳感器的磁力線，電極之間便產(chǎn)生感應電動勢正e，因水流方向與磁力線方向相互垂直，則Eg=BDV*10式中：B—交流磁感應強度；D—兩電極a.b的間距；V—船速。第13頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月二、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)是應用多普勒效應進行測速并累計航程的一種水聲導航儀器。多普勒效應是指當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。當兩者相互靠近時，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。當聲源向著固定不動接收者以速度V移動時，它們之間的關系可以用下列表達式表示：厶f=V/C*fo第14頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月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航之用。第三種類型是六波束系統(tǒng)，在第二種類型的基礎上(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15頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月三、聲相關計程儀

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