计程仪及回声测深仪讲课教案.ppt

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1、计程仪及回声测深仪一、回声测深原理1、水声学有关知识1）声源产生声波的原因是物体的振动，我们把振动的物体称为声源。声波传播并非介质的质点本身的传播，而是质点振动形成的传播。所以必须把质点的振动速度（振速）和声波在介质中的传播速度（声速）区别开来。声能是机械能的一种形式。声波的产生必须具有声源和弹性介质两个因素。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、脉冲波一、回声测深原理1、水声学有关知识3）声波的传播速度在空气中：C＝340m／s；在水中：C＝1500m／s声速

2、只取决于介质的物理常数，而与声源的振动频率无关。声波在海水中的传播速度随温度、含盐量和静压力的不同而变化的，其中以温度的影响最为显著。温度增加1C，声速平均增加量3．3m／s含盐量增加1‰声速平均增加量1．5m／s静压力增加1×107Ｐa（水深增加100米）声速平均增加量3．3m／s水的静压力是随着水深的增加而增大，而水温却随着水深的增加而降低。所以由于水深的变化使引起的压力增加和温度的降低，而影响声速的变化值几乎是相互抵消的。航海上，海水中的声速一般取1500米／秒。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

3、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。反射、折射一、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分类：①体积混响：即散射体分布在整个海区，它是由于海水的不均匀性而造成的声散射。②海面混响：即散射体分布在海表面附近，造成了具有一定厚度的散射层。③海底混响类似海面一样，散射体分布在海底附近，它主要是由于海底的不均匀、不平整和附集在海底附近的气泡以及靠近海底的生物层等所引起的散射。以上三种混响在海洋中是同时存在而又无法截然分开的。但是在一定条件下，以其中的一种或两种混响为主要。

4、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海洋噪声：水声中的各类噪声都是一种随机过程，现代各种水声导航仪器都十分重视对噪声的研究。水中的噪声主要包括：①海洋自然噪声A：水动力噪声，海浪、海流、潮汐、地震、风雨等；B：海洋生物噪声，鱼群、虾群等。鲸鱼、海豚独特的嘘叫声；C：海洋中的人为噪声D：海洋热噪声由于海水介质热骚动所产生的噪声。②目标辐射噪声③船舶的自噪声其特点：①接收换能器在航行中与水的撞击和摩擦；②由于海水波浪对船体的冲击。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

5、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。二、组成及各部分的主要作用1、回声测深仪的组成测量显示系统（displaysystem）、发射系统（transmittingsystem）和接收系统（receivingsystem）。1）显示器（displayunit）（1）作用：装有深度指示或记录机构，发射控制机构、控制整机工作状态的调整旋钮、开关及指示表等，内部还装有报警器和误差调节装置等。脉冲产生器(pulsegenerator)以一

6、定的时间间隔产生触发脉冲，控制计时器开始计时和控制发射系统产生具有一定功率和宽度的电脉冲，推动发射换能器工作。协调整机工作并控制发射时刻。计算、显示测量深度。（2）显示方式：①闪光式（转盘式）转盘转速取决于测深仪的最大量程，其计算公式如下：N：转速（r/min）C：声速1500m/s回声测深仪深度盘上“0”点闪光的时刻，表示超声波开始发射。②记录式IMO规定，测深仪的显示装置必须具有记录式。③数字式④指示式：将超声波往返的时间转换为电流或电压，由电流表或电压表指示。（3）发射触发方式①机械触发式②电磁触发式③光电触发式④电子触发式二、组成及各部分的

7、主要作用1、回声测深仪的组成2）换能器（1）作用将发射系统输出的电振荡脉冲，转换为机械振动，并向水中发射超声波振荡脉冲，而且也能够把来自海底的反射超声波振荡脉冲转换为电振荡信号，一个可逆的声电换能器。（2）分类①按作用分为：发射换能器(transmittingtransducer)和接收换能器(receivingtransducer)；发射换能器向海底发射超声波脉冲。②按工作原理分为：磁致伸缩换能器(magnetostrictivetransducer)和电致伸缩换能器(piezoelectrictransducer)（3）安装要求①具有良好的指向

8、性（半扩散角θ。＝10～15）。②位置应在距船首1／2～1／3船长处（不要小于1/5船长处）。③换能器平面力求水平，偏