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1、测深仪误差分析,研究背景,回声测深仪是测量超声波信号自发射经水底反射至接收的时间间隔，以确定舰船所在海域的水深的一种水声仪器，即测量船底到海底之间的距离。,研究背景,研究背景,在航海上，回声测深的用途是：舰船在情况不明的海域或狭窄水道航行时，用测量水深确保舰船安全航行；在能见度不良或其它导航仪器失效时，用测量水深来辨认船位；为海域水深精密测量，提供确保舰船安全航行的资料 因此，回声测深仪是一种重要的航海仪器，对保证舰船的机动和安全航行具有重要的意义。,研究重点和难点,测深仪的工作原理测深仪测量误差的分类及修正分析影响测深仪工作的其他因素,一、测深仪的基本工作原理,测量水深的原理：发射换能器以间
2、歇方式向水下发射频率为20200kHZ超声波脉冲，声波经反射后一部分能被接收换能器接收。,实际水深：H,H为水面至海底的深度；D为船舶吃水；h为测量水深；S为基线长度；,C为声波在海底的传播速度；声波在海水中的标准声速取1500m/s；t为声波自发射至接收所经历的时间；,测深原理：,二、测深仪测量误差的分类及修正分析,声 速 误 差,零 位 误 差,时 间 电 机 转 速 误 差,基 线 误 差,（一）声速误差 是指超声波在海水中传播的实际速度与标准（设计）速度(1500m/s)不同而产生的误差。海水中声速传播速度的经验公式：1450+4.12-0.0372+1.14(-35)+0.0175（
3、：海水表面温度；：含盐量；：海水深度。）注意：水温每增加1，声速增加3.3米/秒；含盐度每增加1，声速增加15米/秒。,修正分析：声速误差修正公式为 实际水深=实际声速标准声速显示水深 当实际声速大于标准声速时，则实际深度要大于显示深度；反之，则实际深度小于显示深度。,（二）零位误差 是指闪光式和记录式测深仪超声波发射时不在刻度尺的零位发射而产生的误差 特点：超前发射：测量深度实际深度 滞后发射：测量深度实际深度 修正分析：调整发射触发器的触发时间，使其在零位发射。,（三）时间电机转速误差 是指闪光式和记录式测深仪中的时间电机转速与其额定转速不一致所产生的测量误差,特点：电机转速高于额定转速：
4、测量深度实际深度 电机转速慢于额定转速：测量深度实际深度 引起不稳定的原因：船舶电源电压和频率不稳定；时间电机故障或调速装置失调。,误差修正：在时间电机无故障的情况下调整时间电机的调速机构。时间电机转速误差调整公式为：实际水深=电机额定转速电机实际转速显示水深,（四）基线误差 是指发射换能器与接受换能器之间的距离大小引起的测量误差。,实际设计测深仪时，我们均按h=0.5Ct来计算测量深度，（0.5S）项被忽略掉，故产生了基线误差，测量水深越深，基线误差就越小。当水深大于5m时，基线误差就可以忽略不计。采用收、发兼用换能器的测深仪则不存在基线误差。要求：浅水测深仪的基线一般不应大于300mm；深
5、水测深仪的基线可以为0.51m。,三、影响测深仪误差的其他因素,1、船舶摇摆对测深仪的影响 当船舶发生摇摆时，发射换能器也随之倾斜，其发射的主波束（主瓣）的方向也随之改变。若倾斜角度不大，主波束的反射回波扔可被接收换能器接收；当倾斜角度大于极限值，将可能产生回波信号“遗漏”现象，严重时回波信号全部消失，从而导致测深仪无法工作。,2、海底底质和坡度的影响不同的海底底质对声波的反射能力差异较大，岩石最强，砂底次之，淤泥最差。处理方法：为了达到显示器的最佳显示效果，应根据不同的海底底 质调整测深仪的灵敏度大小。不平坦的海底底质和海底坡度将使反射回波先后抵达接收换能器，从而在显示器上出现较宽的信号带。
6、处理方法：为了保证船舶航行安全，此时应该从信号带前沿读取水深。,3、航速的影响：,当船舶高速航行时，船体产生剧烈振动，水流猛烈冲击船体，致使干扰噪声增加。同时，海水的空化现象也明显增加，致使回波信号削弱，严重时回波信号将被干扰信号“淹没”，致使测深仪工作困难，甚至无法工作。处理方法：选择适当的换能器安装位置，可以帮助减小上述影响。,4、水中气泡的影响,海水产生气泡的主要原因如下：.风浪使大量空气混在海水表层；.船舶倒车，在船底和螺旋桨处会产生大量气泡；.测深仪换能器安装位置不恰当，影响了水流的平滑性而产生气泡。海水中气泡对测深仪工作的影响主要体现在两个方面：一是水中气泡对声能有削弱作用；二是大
7、量气泡会引起声波的混响，从而严重干扰测深仪 正常工作。,5、换能器工作面附着物的影响,换能器表面的附着物对声能有较强的吸收作用，尤其是长期不用的换能器表面会有大量的生物生长，对换能器工作影响较大，所以，应及时清洁换能器工作面。还应该注意换能器的工作面不能涂敷油漆。,6、换能器剩磁消失的影响 对于磁致伸缩换能器，剩磁因为时间太久会逐渐消失，将影响测深仪的灵敏度，所以应定期对磁致伸缩换能器进行充磁。,结束语：,现代的船用回声测深仪普遍采用了先进的数字处理技术，通过软件控制超声波的发射和接收；同时使用高清晰度的液晶显示屏（LED）和菜单式的人机友好界面，可通过键盘操作来控制整机工作，而且可显示回波图像或储存数字水深信息，发出深度警报，数据打印等功能。测深仪发挥着越来越重要的作用，因此要正确使用测深仪，注意测深仪的误差及时修正，同时要尽力克服影响测深仪工作的外部因素，发挥测深仪的最大作用，避免给水面航行带来不必要的损失。,感谢教员的辛勤指导！,
