单波束回声测深仪器测量原理的新解释
测深仪工作原理与安装
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(sound Navigation Ranging).今天声纳这个词含义已超出 原来的定义，泛指水声仪器。
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• 3、水中声速
• 海洋交通噪音取决于船只的数量、噪 音源的远近和水质热变及状态造成的 水流传播条件。
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• 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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ质、状况有关，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。
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。
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• 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 源包括水动力噪声、海洋交通和发声 生物。
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• 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。
计程仪及回声测深仪
❖ 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 3）电源系统 作用：将船电转换为测深仪的工作电源，可采用变压器、逆变器或变流机。
二、组成及各部分的主要作用
2、回声测深仪的重要作用
三、回声测深仪的使用及注意事项
1、回声测深仪的主要技术指标
1）最大测量深度（hmax） 最大测量深度hmax(maximal detectable depth)是表示测深仪所能测得的最大深度。 最大测量深度与发射功率和脉冲重复周期（Ｔ）（或脉冲重复频率）有关。 以脉冲方式工作的回声测深仪，它的最大测量的时间间隔t只能是在两次发射的间隔时间T内
4）脉冲宽度（τ）（ms）
持续发射超声波脉冲的时间称为脉冲宽度（pulse duration），它是决定最小测量深度的关 键。一般取0．1ms～1．3ms（毫秒）。
5）工作频率（operating frequency）
测深仪的工作频率指发射超声波的频率。超声波的工作频率一般为20～60kＨz之间，最大可 达200kＨz。
消除方法 一般不进行消除。要求测深精度高的回声测深仪，设置“温度补偿”、“盐分补
偿”、“水深补偿”，来消除声速误差。
2）基线误差（ground line error）
产生原因 （发射和接收换能器之间的距离引起的误差） 在水深大于5米时，回声测深仪的基线误差可忽略不计。
消除方法 发射和接收采用同一个换能器，或不消除。
测深仪工作原理与安装
02
数据不准确
检查测深仪是否正确安装，以及探 头是否水平放置。
数据无法导出
检查设备与电脑的连接是否正常， 或尝试更换数据线。
04
维护与保养
定期清洁
定期清理探头和设备表面，保持清洁。
更换电池
当电池电量低时，及时更换电池。
检查设备
定期检查设备是否有损坏或异常。
软件更新
及时更新测深仪的软件，以提高设备的性能和稳定性。
电磁波测深原理
总结词
利用电磁波在水中传播的特性进行水深 测量
VS
详细描述
电磁波测深仪通过向水下发射电磁波，利 用电磁波在水中的传播时间和速度计算水 深。电磁波传播速度相对稳定，受温度和 压力影响较小，因此测量精度较高。
激光测深原理
总结词
利用激光在水中传播的特性进行水深测量
详细描述
激光测深仪通过向水下发射激光束，利用激 光在水中的传播时间和速度计算水深。激光 测深精度高、速度快，但受水质清澈度影响 较大，适用于清澈水域的测量。
测深仪的用途
测深仪广泛应用于水文测量、海洋调查、港口建设、航道维护等领域，为相关工程提供必要的水深数 据。
通过测深仪的测量，可以了解水域的底质、地形地貌等信息，为水域资源开发、环境保护和灾害防治 提供科学依据。
测深仪的分类
01
根据工作原理的不同，测深仪可分为声波测深仪和电
磁波测深仪两类。
02
声波测深仪利用声波在水中的传播特性来测量水深，
测深仪工作原理与安装
contents
目录
• 测深仪简介 • 测深仪工作原理 • 测深仪的安装与调试 • 测深仪的使用与维护 • 测深仪的发展趋势与展望
01 测深仪简介
单波束回声测深仪器的测量原理
单波束回声测深仪器的测量原理一、引言单波束回声测深仪器是一种用于测量水深的仪器，其原理是利用声波在水中传播的特性进行测量。
该仪器广泛应用于海洋、湖泊、河流等水域的水深测量和地形测绘。
二、声波在水中传播的特性声波是由物体振动产生的机械波，其在介质中传播时会发生折射、反射和衍射等现象。
在水中传播时，声波速度与水温、盐度和压力等因素有关，一般情况下为1500米/秒左右。
三、单波束回声测深仪器的组成单波束回声测深仪器主要由发射装置、接收装置、计算机控制系统和显示屏等组成。
其中，发射装置负责向水体发射声波信号，接收装置则接收反弹回来的信号，并将其转换为电信号输入计算机控制系统进行处理。
最终结果通过显示屏呈现出来。
四、单波束回声测深仪器的工作原理1. 发送信号单波束回声测深仪器通过发射装置向水体发射声波信号。
发射装置由一个发射器和一个定向器组成，其中发射器负责产生声波信号，而定向器则将信号聚焦在一定方向内。
2. 接收信号当声波信号遇到水底或物体时，会产生反射，并返回到接收装置。
接收装置由一个接收器和一个滤波器组成，其中接收器负责接收反弹回来的信号，而滤波器则将噪声等杂乱信号滤除。
3. 信号处理接受到的反弹回来的信号经过滤波后被输入计算机控制系统进行处理。
计算机控制系统通过计算声波传播时间和速度等参数，可以得出水深数据。
4. 显示结果最终结果通过显示屏呈现出来。
显示屏可以显示测量数据、图像等信息。
五、单波束回声测深仪器的应用范围单波束回声测深仪器广泛应用于海洋、湖泊、河流等水域的水深测量和地形测绘。
其精度高、可靠性好、操作简单等优点使其成为现代海洋勘探和地形测绘中不可或缺的仪器之一。
六、总结单波束回声测深仪器是一种利用声波在水中传播的特性进行水深测量的仪器。
其主要由发射装置、接收装置、计算机控制系统和显示屏等组成。
其工作原理是通过发射声波信号，接收反弹回来的信号，并将其转换为电信号输入计算机控制系统进行处理，最终结果通过显示屏呈现出来。
测深仪工作原理
回声测深仪（echo sounder）一、回声测深原理1.水声学有关知识声波(acoustic wave)声源(acoustic source)。
声波三个频率段：20Hz以下的声波称为次声波(infrasonic wave)；20Hz~20KHz称为可闻声波(voiced wave)；20KHz以上的称为超声波(ultrasonic)。
频率高、抗干扰性好，被水声仪器广泛利用；同一种均匀理想介质中恒速传播、直线传播；在两种不同的介质面反射、折射或散射传播。
超声波在水中的传播速度我国采用的计算公式：C = 1450+4.06t-0.0366t2+1.137(σ−35)+···国际威尔逊计算公式：C = 1449.2+4.623t-0.0546t2+1.391(σ−35)+·· 式中t为水的度温；σ为水的含盐度；在公式的省略项中还含有水的静压力的因素。
回声测深仪测深原理中，超声波在水中的传播速度取值为1500m/s。
影响超声波在水中传播速度的因素：水温每增加1°C，声速约增加3.3m/s；含盐度每增加1‰，声速约增加1.2m/s；水深每增加100m，声速约增加3.3m/s。
其中，水深的变化引起的静压力和温度的变化，所造成的声速变化值几乎相互抵消。
三个因素中，水温的变化对声速的影响最大，需要进行“补偿”。
超声波在水中传播时的能量损耗：吸收损耗和扩散损耗。
超声波在传播过程中受到的干扰：海洋生物、海水运动、船舶本身等产生的海洋噪声干扰；海水对超声波多次反射形成的混响干扰。
2.回声测深原理 ———————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————— 2在船底安装发射超声波的换能器(transducer)A 和接收反射回波的换能器B回声测深仪的测深原理公式：水深：H = D + hh：船底到海底的垂直距离；D：船舶吃水。
单波束多波束测深基础知识
多波束系统组成
多波束系统工作原理
多波束是如何工作的？
• 多波束发射换能器发出一个声脉冲，在水中传播并被海底或行进中遇到的 其他物体所反射。 • 反射信号同时被探头内多个独立的声学基元接收。
波束形成
换能器-基阵
• 多波束探头由两部分组成： 发射基阵/发射换能器和接收基阵组成 • 发射基阵使声能集中 • 接收基阵抑制干扰
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i 1zzFra bibliotek辅助设备对多波束数据质量的影响
声速剖面对测量结果的影响
辅助设备对多波束数据质量的影响
潮汐改正
• 潮汐改正是在瞬时测深值中扣除海面时变影响，获得与时间无关的“稳态” 深度场。 • 潮汐改正对多波束测深条带的拼接具有重要影响，不合理的潮汐改正将导 致测深条带出现拼接断层现象。
辅助设备对多波束数据质量的影响
横向安装偏差引起的深度偏差
• 横向安装偏差在斜距r转换为水深时，对测深产生影响，造成了海底地形的 倾斜[10]。当存在横向安装偏差时，实际测量水深应为H，而仪器设备读出 的水深为H×COSθ /COS（θ ﹢α ）。 • 最终得到位于O＇右侧波束水深偏差为： • △h＝|H×COSθ /COS（θ ﹢α ）－H| ⑴ • 同理，位于O＇左侧波束水深偏差为： • △h＇＝|H×COSθ /COS（θ -α ）－H| ⑵
单波束数据处理
• 在数据处理成图过程中，为解决测深数据分布不均问题，均采用数据网格 化内插的方法来预测测线间数据空白区的水深变化情况和趋势。
单波束数据处理
单波束网格化数据内插处理缺陷
• 1、无法探测到尺度小于测线间的微地形。 • 2、通过网格化内插不仅会产生假地形，而且也会使测线上已经探测到的小 尺度微地形通过内插平滑而受到歪曲、夸大或抑制。 • 3、如果要提高精度，唯一方法是加密测线密度。
第四章计程仪及回声测深仪
二、多普勒计程仪（DOPPLER LOG） 多普勒计程仪
1.测速、计程原理 测速、 测速
1)多普勒效应 多普勒效应 多普勒效应是奥地利物理学家多普勒（C．J．Doppler）于一个世纪前发现的一种物理现象，即声 源与观测者之间存在相对运动时，观测者所接收到的频率与声源发射频率之间出现一个频差， 这种现象叫做多普勒效应。 在日常生活中，说明多普勒效应的实例是很多的，其中最明显的例子是高速行驶的火车的汽笛声调 的变化。 声调的变高和变低，说明站台上的人们所听到的频率变高或变低了。这说明由于观察者（站台上的 人们）与声源（火车汽笛）之间存在相对运动，观察者所接收到的频率与声源发射频率之间 出现了频差。 多普勒一次效应： ∆f1＝f1—f0＝f0＊Ｖ／C 多普勒二次效应： ∆f2＝f2—f0＝f0＊2Ｖ／C （9—6） 由上式可以看出，声源与接收机同装于船舶Ｐ点上，当船舶以速度Ｖ向反射体D处驶近时，接收频率 比发射频率增加一个∆f2。 ∆f2比∆f1在数值上增加一倍，故称这种情况为多普勒二次效应。 用同样的方法分析，船舶以速度Ｖ远离发射体行驶时，接收频率比发射频率减少一个∆f ，与船舶驶 近发射体所得到的接收频率增加一个∆f 的数值相等，但符号相反。
一、电磁计程仪
2、主要组成及作用 、
1）传感器----测速器件 ）传感器 将船舶相对于水流的速度，转换成与该速度成正比的电信号的器件。 传感器的输出电压Eg与航速Ｖ成正比。也就是说测量出Eg的大小，即可换算出船 舶相对海水的速度。 传感器有两种：测杆式（管道式）和平面式；传感器一般安装在船底距首1／2船 长处，不能安装在测深仪换能器的前方。 进坞时应检查传感器电极有无损伤，并进行清洁；每三年进行一次水密实验；定期 检查传感器舱室内是否有积水，是否存在高温；平面型传感器，若船舶在海水中停 泊较长时，应定期向传感器供电，以防海生物寄生。 2）放大器 ） 将传感器送来的微弱电信号进行足够的放大，并去除干扰和变换，输出直流航速信 号。 [题]计程仪输出至其他导航仪器的航速信息规定为100P/海里。 3）显示器 ） ①航速显示 将放大器输出的直流航速信号转换成航速。 例如：如果用0．5mA代表一节航速，那么12．5mA代表25节。 ②航程显示
第四章计程仪及回声测深仪
第四章计程仪及回声测深仪与测深仪船舶主机监控仪器回声测深仪测深仪是用于航海测量水深的仪器，是一种在航海和航道测绘上广泛使用的航海仪器。
船舶主机监控仪器一、回声测深原理1、水声学有关知识、1)声源) 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、脉冲波船舶主机监控仪器一、回声测深原理1、水声学有关知识、3)声波的传播) 声速只取决于介质的物理常数，而与声源的振动频率无关。
在空气中：C=330m/s;在水中：C=1500m/s 航海上，海水中的声速一般取1500米/秒。
船舶主机监控仪器一、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。
船舶主机监控仪器一、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)混响干扰海洋噪声船舶主机监控仪器一、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。
船舶主机监控仪器二、组成及各部分的主要作用1、回声测深仪的组成、1)控制及显示器)2)换能器)3)电源系统)船舶主机监控仪器三、回声测深仪的使用及注意事项1、回声测深仪的主要技术指标、1)最大测量深度(hmax) )最大测量深度( 最大测量深度hmax(maximal detectable depth)是表示测深仪所能测得的最大深度。
最大测量深度与发射功率和脉冲重复周期(T)(或脉冲重复频率)有关。
以脉冲方式工作的回声测深仪，它的最大测量的时间间隔t只能是在两次发射的间隔时间T内(即t〈T), 故应选择适当的发射间隔时间，即脉冲重复周期T。
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单波束回声测深仪器测量原理的新解释
标题：重新审视单波束回声测深仪器测量原理的新解释
摘要：
本文重新审视了单波束回声测深仪器（以下简称单波束测深仪）的测量原理，并提供了一个全面而深入的解释。
通过对其深度和广度进行评估，本文探讨了关键词“单波束回声测深仪器”的多个方面，从而帮助读者更全面、深刻和灵活地理解这一主题。
引言：
单波束回声测深仪器作为一种常用的水深测量设备，在海洋勘测、水文学研究、航海和海洋工程等领域起着重要作用。
然而，对于其测量原理的理解仍存在一定的模糊和困惑。
本文旨在对单波束测深仪的测量原理进行重新解释，从而帮助读者更好地理解其工作原理和应用。
I. 单波束回声测深仪器的背景介绍
A. 单波束测深仪的起源和发展
B. 单波束测深仪在不同领域的应用案例
II. 单波束回声测深仪器的基本原理
A. 回声测深原理的基本概念和原理
B. 单波束测深仪的工作原理解释
C. 单波束测深仪的关键技术和设计考虑
III. 单波束回声测深仪器的运行流程
A. 单波束测深仪器的部件和配置
B. 测量流程的详细解释
C. 数据处理和解读方法
IV. 单波束回声测深仪器的精度和局限性
A. 单波束测深仪的测量精度及其影响因素
B. 单波束测深仪的局限性和注意事项
V. 单波束回声测深仪器的进一步发展和应用前景
A. 单波束测深仪器的现有改进和创新
B. 单波束测深仪器在新兴领域的应用前景
结论：
通过重新审视单波束回声测深仪器的测量原理，本文提供了一个全面而深入的解释，旨在帮助读者更好地理解这一主题。
通过深度和广度的分析，读者将能够更全面地了解单波束测深仪的工作原理、应用案例以及其精度和局限性。
未来，随着技术的不断进步，单波束回声测深仪器将在海洋勘测、水文学研究和海洋工程等领域展示更广阔的应用前景。
观点和理解：
我对单波束回声测深仪器的观点和理解是，它是一种重要的水深测量设备，能够提供高精度的水深测量结果。
其工作原理基于回声测深原理，通过发送声波信号并测量信号的回波时间和强度来计算水深。
单波束测深仪的关键技术和设计考虑决定了其测量精度和性能。
然而，需要注意的是，单波束测深仪在某些特定条件下存在一定的局限性，例如深水和复杂底质环境。
随着技术的不断进步，单波束回声测深仪器将继续改进和创新，并在更广泛的领域展示其应用潜力。