2019测深仪工作原理与安装课件.ppt

《2019测深仪工作原理与安装课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、测深仪工作原理及其安装演讲者：蔡鹏回声测深仪测深原理1、水声学概述：水声学是近代声学一个很重要的分支，它是研究水中声波的发射、传播、接收规律的科学。声波作为一种波，其运动规律符合波动理论，具有反射、折射、透射、散射、衍射、干涉和多普勒效应等现象。在水媒质中以声波的传播性能为最佳，而无线电波和光波在水中传播都要受到严重的衰减，因此不能有效传递信息。作为声波的传播通道，水体及其边界具有十分复杂和多变的特性，这使得声波在水中传播也十分复杂和多变。2、声纳：声纳（sonar）愿意为用声音进行水下定位和测距(soundNavigationRangi

2、ng).今天声纳这个词含义已超出原来的定义，泛指水声仪器。3、水中声速回声仪通过测量超声波以已知速度，从一个已知点（测船）到反射表明（水底）并返回所需的传播时间来测定水深。为了准确的测量水深，必须确定正确的声速，而声速主要和水的盐度、温度和深度（压力）有关。见图表：典型海洋声速剖面图深部等温层永久性温跃层季节性温跃层表面层影响声速的三个关键因素：1、盐度变1ppt=声速约变1.3m/s2、温度变1ºC=声速约变3m/s3、压力：165米深度变化的影响相当于温度变1ºC水中声速表声波在水中的传播水体及其边界形成了极其复杂的声音传播媒介。信号

3、的衰减、干扰和来自边界及水体中的一些成分的相互作用会造成声源的延迟、畸变、减弱和丢失。声波在水体中传播时，其强度随传播举例的增加而减弱的现象称为衰减。按其原因可将衰减分为三类：扩散衰减、吸收衰减和散射衰减。1、扩散衰减扩散衰减指声波传播中因波阵面得面积扩大导致的声强减弱的现象。由于测深仪的声源辐射为球面波，故其声强是随传播距离的平方而减少的，一般情况下传播的距离每增加一倍，则声强损失6dB.测深仪接收到声波其传播距离实际上是水深的两倍，衰减很大，通常测深仪都设有时变增益（TimeVariedGain简称TVG）电路来补偿信号的扩散衰减，T

4、VG放大器对回波信号的增益随传播时间的增加而增加。2、吸收衰减声波的吸收衰减来自两方面：水体和海底。水体的吸收衰减主要原因是水分子粘滞性和热传导性。分子方面，吸收主要与频率有关。例如：在高频500KHZ时，水体的吸收衰减为0.14dB/m;而频率降低到50HZ时，衰减只有0.014dB/m。当选择换能器时，主要应满足指定深度标准。3、散射衰减声波在水体中传播时，因碰到另外一种媒介组成的障碍(如泥沙、气泡、微生物、以及温变曾等）而向不同方向产生散射（或称乱反射）从而导致声波减弱的现象，统称为散射衰减。散射衰减也很复杂，它既与水体的性质、状况

5、有关，又与障碍物的性质、形状、尺寸及数目有关。一般来说，泥沙的散射系数，在半径一定时与频率的4次方成正比，而在频率一定时，与半径的6次方成正比。所以一般测深仪都设有门限电路（GATE），通过调整门限，将非水底造成的回波拒之门外。在设计和选择测深仪时，除采取电路措施外，也选择合适的频率。一般对于深水、浑水、软底水域测深，应选用低频（低于50KHZ）大功率换能器。但频率越低，精度越低，其换能器体积也越大，波束角开角也越大，更笨重，造价也越高。同样，较浅的清水硬底水域测深，可选用高频（200KHZ）换能器噪声噪声是一种不需要的声音，它能干扰测深

6、仪的正常运行，噪声不是发射声脉冲产生的，而是来自船体和水中的噪声源。噪声可分为自生噪声和环境噪声。对噪声的分析可知道我们正确选择仪器的安装位置和使用方式，当然也有利于我们设计和使用仪器内部的各种滤波器来消除各种噪声的干扰。自生噪声自生噪声是由船上发声部件、电器和换能器周围的乱流，包括水流和气泡引起的噪声。机械噪音和其他声纳系统是船上自生噪音的主要成分，最显著的事船只的动力系统，包括主引擎、发电机和推进器。减少这些噪声的唯一方法就是选择合适的换能器频率，并远离噪声源安装。一般来说，这些噪音源的频率小于换能器的频率。但某些机械和电器设备产生的

7、声音会进入超声范围（15KHZ以上），能对声纳系统造成破坏性影响。水流和气泡也会产生噪声。对一般的回声测深来说，水流噪音、气泡噪音比其他噪音源更为麻烦。水流噪音是当换能器与它周围的水体之间产生相对运动时产生的，党流速增加时，换能器和水之间的阻力增加，造成了湍流的增加，所以与船速有直接关系，一般都有一个速度门限。空化是由于换能器表面的静压减少到使水达到“沸腾”的现象，这也是一种噪声源。而且空化也可能发生在船只的推进器上，所以安装换能器时，一定要远离类似的装置。环境噪声环境噪声是自然或人类活动引起的。从回声测深的角度来看，明显的噪音源包括水动

8、力噪声、海洋交通和发声生物。水动力噪声来自自然现象，例如：风、浪、雨或水流。其强度变化很大，与江河湖海的状况密切相关。在剧烈的暴风雨中，水动力噪音可能使发送的信号难以接收。海洋交通噪音取决于船