测深仪工作原理与安装
测深仪SDE-18+操作手册
II
第一章 测深仪的工作原理
第一章 测深仪的工作原理
§1.1 测深仪简介
在发明回声测深仪之前，人们探测水底地貌一直采用绳索铅锤的办法， 在测量船航行过程中，每隔一定时间间隔，测量员用系有铅锤的绳索放到水 底，通过量测绳索上的标志得到水的深度，来记录一个水深点，由于用这种 办法测量的水底地貌不连续（有不能人为控制的测量间隔），人们很难发现水 中的航行障碍物。发明回声测深仪后，使测量船所经之处的测量船航迹线， 由不连续的测量数据变成连续的模拟水底信号线，线上的各点水深可以任意 选取。测深仪换能器发射的超声波束具有一定的散射角（开角），这是由换能 器的性能所决定的也就是说，测深仪记录纸上每个回波信号记录的水深为每 个波束笼罩水底范围内的最浅值，人们为了提高测深精度，不断的缩小超声 波波束的开角，现在测量使用的测深仪换能器波束角一般在 3°-10°之间。
1-2
《测深仪操作手册》
第一章 测深仪的工作原理
满足工程中的需要。 南方测深仪为全中文数字化工程型测深仪，其显示完全中文化，清晰可
辨，重量轻，携带方便，电源使用灵活，能单独使用内置或外置电池工作， 也可以同时工作，输出水深数据用标准 RS232 接口协议进行传输，南方测深 仪可以满足大部分水上工程用户的需要。
(完整word版)测深仪的安装检修
船用测深仪的安装和检修黄剑南通中远船务工程有限公司摘要：文中介绍了船用回声式测深仪的工作原理、安装要求，并针对测深仪的安装检修中碰到的问题，结合多年对测深仪的安装、维护、修理的经验，进行总结归纳,以便今后工作的查询。
关键词:测深仪；回声式；换能器；型号；安装注意事项；常见故障；水深模拟器；一、测深仪的概述1。
测深仪在航海上的作用测深仪(echo sounder ）是测量超声波信号自反射经水底反射至接受的时间间隔，用以确定水深的一种仪器。
在航海上,测深仪的用途是：（1）船舶在情况不明的海域或狭窄水道航行时，测量水深以确保航行安全；（2) 在能见度不良或导航仪器失效时,用测量水深来辨认航位;(3) 对海域的水深进行精密测量,提供确保船舶安全航行的水深资料.（4）现代化多功能的船用测深仪还可实现水下勘测、鱼群探测跟踪等功能600)makesmallpic（this,600,1800)；' src="file:///C:/DOCUME～1/ADMINI～1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-9168。
png” width="302” height="283” /〉因此,测深仪是一种重要的航海仪器。
2。
回声测深仪原理回声测深仪是利用测量超声波自发射至被反射接收的时间间隔来确定水深的。
测量水深的原理如图6—1所示。
在船底装有发射超声波的发射换能器A和接收超声波的接收换能器B,A与B之间的距离为S，S称为基线。
发射换能器A以间歇方式向水下发射频率为20-200KHz的超声波脉冲，声波经海底发射后一部分能量被接收换能器B接收。
从图6-1知，只要测出声波自发射至接收所经历的时间，就可由下列公式求出水深：600）makesmallpic（this，600，1800）；' src=”file：///C：/DOCUME~1/ADMINI～1/LOCALS～1/Temp/ksohtml/wps_clip_image—19617.png" width=”346” height="47” /〉（6—1）式中：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为声波在海水中的传播速度，标准声速为1500m/s；t为声波自发射至接收所经历的时间。
高铁建GTJ-FSY使用说明书
目录第一章仪器功能及简介 (1)1.1依据标准 (1)1.2工作原理 (1)1.3仪器组成 (1)1.4注意事项 (2)1.5测量时应注意的问题 (2)1.6本手册约定 (2)第二章仪器操作说明 (3)2.1测试前的准备工作 (3)2.2菜单介绍与操作 (3)2.2.1主菜单 (3)2.2.2快速测深 (4)2.2.3标准测深 (5)2.2.4数据查看 (8)2.2.5数据清除 (10)2.2.6数据输出 (10)2.2.7系统设置 (11)第三章维护与保养 (13)3.1使用前检查 (13)3.2清洁 (13)3.3充电电池 (13)3.4换能器 (13)第四章数据处理软件 (14)4.1安装 (14)4.2软件界面 (16)4.3菜单功能说明 (17)4.4数据表操作 (17)4.5数据传输操作 (18)第一章仪器功能及简介1.1依据标准中国工程建设标准化协会标准《超声法检测混凝土缺陷技术规程》第5节“裂缝深度检测”。
1.2工作原理裂缝测深仪是根据声波绕射原理来测量混凝土裂缝深度。
测试原理如图1-1所示。
图1-1 缝深测试原理发射和接收换能器分别等距放在裂缝的两侧。
发射换能器发送信号后，接收换能器经过时间t后，接收到信号。
通过已知的间距L，速度v 和测量出来的时间t，来计算缝深h。
1.3仪器组成仪器组成包括主机、发射与接收换能器、换能器支架、信号线两根。
面板说明：1. ：打开或关闭仪器；2. 选项：测试声速值；3. 存储：保存当前测试结果；4. ↑：光标上移或数字增大，以后用 上 代替；5. ←：光标左移，以后用 左 代替；6. →：光标右移，以后用 右 代替；7. ↓：光标下移或数字减小，以后用 下 代替；8. 返回：取消当前的操作，返回到上一界面；9. 确定：确认选择项目或测试结果确认。
1.4注意事项1. 避免进水。
2. 避免高温（>50℃）。
3. 避免靠近强磁场，如大型电磁铁、大型变压器等。
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
测深仪工作原理与安装
操作注意事项
1: 严禁用手抓电缆提起换能器，一旦电缆损 坏，整个换能器将报废。
2：触摸屏的操作要使用不带指甲的手指进行触摸，谨防刮 伤触摸屏造成阻值异常导致无法正常操作。 3：请勿用U盘拷贝无关软件游戏入微机中，以免带入病毒 造成系统崩溃，从而造成不应有的损失。 4：系列产品请轻拿轻放。
• 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
• 2、脉宽选择 • 对于大多数情况来说，水底面的回波脉冲宽度是 最大的，而干扰信号和二次回波的脉冲宽度相对 要小，脉宽选择就是识别最大脉冲宽度的脉冲作 为正确回波信号，当然还要配合时间门一起来识 别。 • 3、信号门槛 • 如果你的测区或环境有较多的干扰，你可以把信 号门槛设置增大，把信号门槛提高就可以把干扰 信号虑除掉。但是信号门槛也不能过大，过大有 可能把较弱的回波信号也虑除掉，门槛的不同会 在一定程度上影响测深精度，所以适当的选取合 适的信号门槛对于抑制干扰，稳定跟踪有好处。
• 4、自动增益控制 • 自动增益控制技术可以根据测量回波脉冲的信号 的强度，回波信号过强时自动控制接收放大电路 降低增以防止干扰信号过多。当回波信号幅度过 小时，自动控制接收放大电路提高增益，以接收 回波。自动增益范围的大小是衡量接收通道性能 的关键，中海达测深仪接收增益控制范围为90Db， 可以使用自动增益或手动增益 • 5、时间增益控制（TVG） • 声波在水中传播时，声强按指数规律衰减，为保 持信号幅度的 • 平稳，TVG将控制接收放大器按相反的规律增长 放大倍数，这就是时间增益控制。
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。
测深仪工作原理
测深仪工作原理
测深仪是一种用于测量水深的仪器，其工作原理主要基于声学的传播和反射原理。
测深仪中包括一个发射器和一个接收器。
发射器会发出一个声波信号，这个信号在水中传播。
当它遇到水的表面时，一部分声波信号会被水表面反射回来。
接收器会接收到这个反射回来的声波信号，并将其转换为电信号。
通过测量声波信号从发射到反射再到接收的时间间隔，可以计算出水的深度。
声波在水中的传播速度是已知的，所以可以利用速度和时间间隔计算出水的深度。
此外，测深仪还可以通过测量声波的强度来确定水下的物体或地形。
当声波遇到障碍物时，部分能量会被吸收或散射，导致接收到的声波信号强度减小。
通过记录信号强度的变化，可以得出水下物体或地形的信息。
综上所述，测深仪的工作原理是利用声音的传播和反射特性来测量水深，并通过测量声波信号的时间和强度变化来确定水下物体或地形。
SDE-230测深仪操作说明
§增益：按倍数放大接收回波信号。
§回波阈值：回波阈值是限制回波可以进来的门 限，回波阈值越大，就愈能接收到微弱的回波信 号；但是，如果将其设置过大，就有可能将杂波 误认为是回波，如果设置过小，则就有可能由于 实际回波信号比较微弱而收不到回波，该参数默 认设置为1。
2） 在声速校正界面，点击『校正向导』，在校正向导界面，『应用』按钮为 可用状态，『打标』、『下一步』、『完成』按钮为灰色不可用状态。
3）进行声速校正，可以进行单点校正，也可以进行多点校正，进行单点校正时， 在“步骤一”界面通过数字键盘选择“比对板深度”值，然后点击『应用』，此时 校正向导界面中“打标”按钮变为可用状态。
外设通讯设置
当需要将测深仪水深数据进行输出，或者外接涌浪仪、报潮仪时，需要设置正确的数据通讯接口。
设置方法： 选择SDE-230软件“设置”“通讯设置菜单”。选择对应的选择项，点击
“通讯配置”，在弹出的界面中，选择正确的端口和波特率即可。
测深仪注册和信息查看
在测深仪的“帮助”菜单下，进行测深仪的注册和信息查看。
6） 点击『SDE-230』软件『设置』菜单下 的『参数设置』，弹出『测量设置』界面， 在该界面内设置好『吃水』、『声速』， 依次点击『应用』、『确定』。
7) 在『自由行』软件界面，点击『开始测 量』快捷按钮，软件开始记录测量数据，就 可以开船进行测量了。
水深数据内业后处理操作流程
1） 采集水深取样
4）点击『打标』，此时软件会进行自动打标，并自动读取测量水 深值到“测深仪读数”处，自动算出一个校正声速，同时，“下 一步”，“完成”按钮变为可用。
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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
• 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。
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• 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。
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• 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。
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• 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
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• 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。
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噪声
• 噪声是一种不需要的声音，它能干扰 测深仪的正常运行，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。
• 影响声速的三个关键因素： • 1、盐度变 1ppt = 声速约变 1.3 m/s • 2、温度变 1ºC = 声速约变 3 m/s • 3、压力 ：165米深度变化的影响相
当于温度变1ºC
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水中声速表
Velocity (m/sec)
1560 1540 1520 1500 1480 1460 1440 1420 1400
0
Sound velocity (at surface)
0 ppt 5 ppt 10 ppt 15 ppt 20 ppt 25 ppt 30 ppt 35 ppt
5
10 15 20 25 30 35
Temperature (degrees C)
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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。
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• 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。
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• 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。
• 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：
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典型海洋声速剖面图
表面层 季节性温跃层 永久性温跃层
深部等温层
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5
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8
• 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.
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• 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（Time Varied Gain简称TVG）电路来补偿信号的扩 散衰减，TVG放大器对回波信号的增 益随传播时间的增加而增加。