船用回声测深仪教学模拟器
第八章船用回声测深仪
第8章 船用回声测深仪echo sounder--ESD一．水声学的基础知识1．水声的概念（1）声波：声源振动在介质中的传播过程。
（2）声波的传播形式：纵波、横波、表面波（3）声波的传播特性：P1501．声波在水介质中的传播形式为纵波，其传播途径为直线；2．声波在同一介质中的传播速度基本恒定，而在不同介质中的传播速度不同；3. 声波从一种介质进入另一种介质时，将产生反射、折射、散射和绕射等物理现象；4．声波在介质中传播过程中，由于扩散和吸收的作用，声波能量将逐渐衰减。
（4）超声波：高于20KHz船用回声测深仪：20KHz ～200KHz（5）水声：声波在水中传播的现象。
2．声波在水中的传播速度： 但海域不同，介质的弹性系数E 和密度也不同，故改用经验公式。
P150可见，C 与海水的温度、含盐量、静压力有关。
根据实测资料得知，海水温度每增加1℃，声速增加约3，3m ／s ；含盐量每增加1％o ，声速增加约1.5m ／s ；海水的静压力是随着水深的增加而增大，水深每增加100m ，由于静压力的增大而引起声速增加约3.3m ／s 。
而在通常情况下，海水温度是随水深的增加而降低，所以由于水深的增加引起的静压力增大及温度降低而影响声速的变化量几乎相互抵消。
因而，在计算海水中的声速时，往往不计及海水深度变化引起的声速变化量，只需将海水表面温度和含盐量代入经验公式进行计算，所获得的结果足以满足航海的要求。
3．声波在水中的传播（1）近似以直线传播（2）具有反射与折射特性：要求海底具有好的反射性能。
岩石、石砾或碎石底、淤泥（3）水层反射4．声波在水中的传播损耗（1）扩散损耗：指声能传播的扩散面增大而引起的损耗。
不是能量的损耗，主要是随传播距离和面积的增大而使单位面积上的能量强度变小的情形。
f ↑ → 扩散损耗↓（2）衰减损耗：由于声波传播时的吸收和散射的作用引起的损耗。
是能量的损耗 f ↑ →衰减损耗↑5．声的混响：散射声波所形成的干扰称之。
《船用测深仪》课件
3
测深数据的处理和分析
将测深数据导入计算机软件进行处理和分析，生成水深图和相关报告。
注意事项
测深仪的安装和维护
正确安装和定期维护船 用测深仪能够确保其正 常工作和准确测量。注 意防水和防腐蚀措施。
测深时的注意事项
在测深过程中，应注意 避免测深仪与其他物体 的碰撞，防止误差产生。
测深仪使用中的常 见问题及解决方法
介绍常见故障和解决方 法，如信号丢失、传感 器故障和数据异常等。
应用领域
1 航行道路规划
船用测深仪能够提供准确的水深信息，帮助船舶规划安全的航行路线。
2 海底地形勘测
利用船用测深仪可以绘制精确的海底地形图，用于海洋地质研究和沉船遗址勘察。
3 内河航道测量
船用测深仪适用于内河航道测量任务，确保船只安全通过狭窄的水道。
船用测深仪对航行安全的贡献
船用测深仪的使用能够帮助船舶避开浅水区域和障碍物，提升航行安全性，减少事故风险。
Байду номын сангаас
《船用测深仪》PPT课件
船用测深仪是一种用于测量水深的仪器，广泛应用于海洋勘测和航行安全。 本课件将介绍船用测深仪的作用、工作原理、使用方法、注意事项、应用领 域和发展前景。
简介
什么是船用测深仪
船用测深仪是一种用于 测量水深的电子设备， 通常安装在船舶上。它 能够迅速、准确地测量 水下的深度。
测深仪的作用
船用测深仪对于海洋勘 测、航行安全和水下地 形勘测等领域非常重要。 它可以提供必要的水文 数据和测深信息。
测深仪的分类
船用测深仪可以分为声 波测深仪和振荡测深仪 两种类型，每种类型都 有各自的特点和适用范 围。
工作原理
船用测深仪的组成
航海仪器——测深仪和计程仪实操
航海仪器——测深仪和计程仪实操本实验提供的船用计程仪为宁禄SL806，该设备是用于船舶导航的液晶显示二维（四波束二元）计程仪，能以数字与图形方式显示多种参数，二维方向上（船艏艉方向，左右方向）的速度、合成偏移速度、合成偏移角度、海水温度。
测深仪工作原理为，利用多普勒效应，测定超声波从发出到接收的频率之差（多普勒频移）来测速的。
实验步骤1．计程仪的开机及亮度调节：轻按电源开关，等待设备自检完毕，再按屏幕右侧上下键调节屏幕亮度；2．设置工作状态及选择计程仪工作方式（本机无工作模式转换功能）：（1）报警设置及里程表复位：在F1菜单中，按A键解除报警；按B键调节高度报警（速度报警上限），也可在激活状态下按上下键微调；按C键调节低速报警（速度报警下限），操作同B键；按D键清零航程，再按确认键完成输入；（2）系统设置：在F2菜单中，按A键切换航速单位，再按确认键完成；按B键切换里程单位，再按确认键完成；按C键切换系统语言，再按确认键完成；按D键进入F3/F4菜单，反复按D键可以在F3和F4菜单之间切换；（3）自动校准设置：在F3菜单中，首先要获得一条已知航线的距离数据、GPS高精度测距数据、计程仪高精度测距数据，再对这条航线正程和逆程进行校准，如果有GPS信号接入，则不需要手动输入，具体操作同上；（4）手动校准设置：在F4菜单中，可选择本机F3菜单中存储的三组校准数据，分别按功能键能够手动调节偏移角度、偏移速度和真实速度；3．读取航速和航程数据：在主机显示界面读取相关信息。
本实验提供的回声测深仪为宁禄DS207，该设备拥有高灵敏度接收器并配有先进的探测软件，能实时、精确、稳定地测量并显示水底地形、水底深度、物体形状。
其工作原理为声波在水下往返750米正好是1秒钟，测量声波的往返时间，可以计算水下目标深度。
实验步骤1．测深仪的开机及亮度调节：轻按电源开关，等待设备自检完毕，再按“亮度”和“昼夜”调节按钮调节；2．选择侧深工作模式和显示方式：按“自动”按钮，选择自动或者手动模式，手动模式下根据海图水深，再按“量程”按钮，选择合适量程；3．调整回波信号：旋动“增益”旋钮，抑制杂波使回波清晰，再根据海底底质等情况，按“色标”按钮，使回波轮廓清晰；4．读取深度数据：画面左上角数字显示稳定时可以直接读取，如果数据显示闪烁，则读取第一道回波最上沿对应的量程读数，精度精确到0.1米；5．设置报警功能：按“报警”上下调节最小富裕水深报警。
船用测深仪的原理与安装使用
船用测深仪的原理与安装使用[摘要]船用回声式测深仪的工作原理、安装要求，故障与检修。
[关键词]安装注意事项；常见故障；中图分类号：u666.7 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）09-0063-02一、测深仪的概述测深仪在航道生产的作用随着生产技术的不断发展，？测深仪是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.？船舶在情况不明的河道域或狭窄水道航行时，测量水深以确保航行安全；？在能见度不良或导航仪器失效时，用测量水深来辨认航位，对航道的水深进行精密测量，提供确保船舶安全航行的水深资料.现代化多功能的船用测深仪还可实现水下勘测、暗礁探测跟踪等功能。
因此，测深仪是一种重要的测量仪器。
回声测深仪是利用测量超声波来确定水深的。
在测量时在船底装有发射超声波的发射换能器接收超声波的接收换能器，以间歇方式向水下发射频率为20-200khz的超声波脉冲，声波经江底发射后一部分能量被接收换能器接收。
只要测出声波自发射至接收所经历的时间，就可以准确的测出水深。
显示器是整机的中枢，其作用是控制协调整机工作；测量声波往返时间并将其换算成水深加以显示。
发射系统将显示器的发射指令变为一定脉冲宽度、频率和输出功率的电振荡脉冲去推动发射换能器工作。
发射换能器将电振荡信号转变为机械振动信号，即将电能转换为声能，形成超声波信号向江底发射。
接收换能器的作用与发射换能器正好相反，它将从江底反射来的声波信号转变为电振荡信号，即将声能转换为电能。
接收系统的作用是：将来自接收换能器的回波信号加以适当地放大、选择和处理，变换为适合显示器所需要的回波脉冲信号。
电源设备通常为机器内部的电源或专用的变流机，目前大多数测深仪都可直接接船电工作。
松花江船舶使用的测深仪最大测量深度为100m～200m。
最小测量深度一般为1～2m，而浅水测深仪的最小测量深度可达0.2～0.3m 因此对于江湖船舶来说通常换能器的测量范围在2～400m之间。
船用测深仪的原理与安装使用
船用测深仪的原理与安装使用作者：周小波来源：《中国科技博览》2013年第09期[摘要]船用回声式测深仪的工作原理、安装要求，故障与检修。
[关键词]安装注意事项；常见故障；中图分类号：U666.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）09-0063-02一、测深仪的概述测深仪在航道生产的作用随着生产技术的不断发展，？测深仪是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.？船舶在情况不明的河道域或狭窄水道航行时，测量水深以确保航行安全；？在能见度不良或导航仪器失效时，用测量水深来辨认航位，对航道的水深进行精密测量，提供确保船舶安全航行的水深资料.现代化多功能的船用测深仪还可实现水下勘测、暗礁探测跟踪等功能。
因此，测深仪是一种重要的测量仪器。
回声测深仪是利用测量超声波来确定水深的。
在测量时在船底装有发射超声波的发射换能器接收超声波的接收换能器，以间歇方式向水下发射频率为20-200KHz的超声波脉冲，聲波经江底发射后一部分能量被接收换能器接收。
只要测出声波自发射至接收所经历的时间，就可以准确的测出水深。
显示器是整机的中枢，其作用是控制协调整机工作；测量声波往返时间并将其换算成水深加以显示。
发射系统将显示器的发射指令变为一定脉冲宽度、频率和输出功率的电振荡脉冲去推动发射换能器工作。
发射换能器将电振荡信号转变为机械振动信号，即将电能转换为声能，形成超声波信号向江底发射。
接收换能器的作用与发射换能器正好相反，它将从江底反射来的声波信号转变为电振荡信号，即将声能转换为电能。
接收系统的作用是：将来自接收换能器的回波信号加以适当地放大、选择和处理，变换为适合显示器所需要的回波脉冲信号。
电源设备通常为机器内部的电源或专用的变流机，目前大多数测深仪都可直接接船电工作。
松花江船舶使用的测深仪最大测量深度为100m～200m。
最小测量深度一般为1～2m，而浅水测深仪的最小测量深度可达0.2～0.3m因此对于江湖船舶来说通常换能器的测量范围在2～400m之间。
第二章 船用回声测深仪(DOC)
第二章船用回声测深仪回声测深仪（echo souder ）是利用超声波在水中传播的物理特性而制成的一种测量水深的水声导航仪器。
在航海上，船用回声测深仪的主要用途是：1．在情况不明的海域或浅水航区航行时，测量水深以确保船舶航行安全。
2．在其他导航仪器失效的特殊情况下，可通过测量水深来辨认船位。
3．用于航道及港口测量方面，提供精确的水文资料。
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。
第一节水声学基础一、声波及其物理特性声波（sound wave）是由机械振动产生的，声能是机械能的一种。
声波的产生离不开两个因素，即声源和弹性介质。
声源是振动的物体，如振动的音叉和声带。
弹性介质是声波传播的媒介，如空气、水等都可传播声波。
将一个振动的物体置于弹性介质中，在其周围的介质质点必然随之振动并产生位移，在流体介质空间则形成介质疏密的变化状态，并以波动的形式向外传播，这种质点振动的传播即称之为声波。
质点每秒钟振动的次数称为声波的频率ƒ，频率的单位为赫兹（Hz）。
声波的频率低于20Hz，称为次声波，人耳听觉无法辨别。
声波频率在20Hz～20KHz 之间的，称为可闻声波。
超过20KHz以上的，称为超声波。
回声测深仪及后面要介绍的多普勒计程仪、声相关计程仪等水声仪器使用的均为超声波。
声波在介质中传播的物理特性可归纳为如下几点：1．声波在同一种介质中的传播速度基本恒定，在不同的介质中传播速度不同；2．声波在水介质中的传播途径为直线；3．声波传播经过不同介质时，将产生反射、折射、散射和绕射等物理现象；4．声波在介质中传播，由于扩散和吸收的作用，声波的能量将逐渐衰减。
二、声波在海水中的传播速度根据物理学知识，声波在介质中的传播速度的大小与声波的振动频率无关，只取决于介质本身的物理参数，即介质的密度ρ和介质的弹性系数E。
因此，声波在海水中的传播速度将取决于海水的密度及弹性系数。
而这两个参数不是常数，它们随着海水的温度（t）、含盐量（δ）和静压力（P）的变化而变化，其中尤以温度变化的影响最为显著。
测深仪回波模拟器设计与实现
2019年第18期信息与电脑China Computer & Communication软件开发与应用测深仪回波模拟器设计与实现蔡婷峰（上海船舶电子设备研究所，上海 201108）摘 要：笔者提出了一种测深仪专用回波模拟器，介绍了其组成原理和电路实现。
海底模拟回波信号由DDS芯片产生，输出信号的频率、脉宽、幅度可调，采用该模拟器在实验室条件下就能验证测深仪的主要功能和技术性能指标，可以节省大量的资源和时间。
关键词：测深仪；回波；模拟器；直接频率合成中图分类号：P716 文献标识码：A 文章编号：1003-9767（2019）18-073-03A Chosounder Echo Simulator Design and ImplementationCai Tingfeng(Shanghai Marine Electronic Equipment Research Institute, Shanghai 201108, China) Abstract: In this paper, a special echo simulator for bathymeter is proposed, and its composition principle and circuit realization are introduced. The seabed analog echo signal is generated by DDS chip. The frequency, pulse width and amplitude of the output signal can be adjusted. The main functions and technical performance indexes of the sounder can be verified by using the simulator under laboratory conditions, which can save a lot of resources and time.Key words: echosounder; echo; simulator; DDS0 引言测深仪利用回波信号的时间差计算海底深度。
航海仪器实操 ED-162型回声测深仪
SKIPPER ED-162型回声测深仪的使用SKIPPER ED-162型回声测深仪是南京新吉坡船用电子有限公司的产品，其主要特点是整机结构简单，体积小，由显示器和换能器两部分组成（如右图所示）。
发射和接收换能器共用，采用压电陶瓷材料制成；本机采用先进电子技术，测深精度高。
量程选择为电子量程转换，从而克服了浅水量程档由于时间电机转速不稳而产生的模拟记录误差。
在数字显示电路中，应用了相关信号处理技术，从而提高了对杂波信号的抗干扰能力和数字显示的可靠性；本机具有两种显示方式，即模拟记录显示和数字显示。
两种方式可以同时工作，也可以只用一种显示方式工作。
1）主要开关旋钮名称及作用SKIPPER ED-162型回声测深仪显示器如右图所示。
①电源/增益旋钮（power/gain control）：接通显示器电源并调节水深显示增益。
②照明旋钮（illumination control）：调节记录显示和面板照明亮度。
③量程选择与记录器开关（measurement range selector and recorder switch）：选择显示方式和显示方式的档次。
④报警深度预置（preselection of warning depth）：使用数字键预置报警水深数据。
⑤记录纸速度控钮（record paper speed control）：在1.2～12m/min范围内调节记录纸移动速度。
⑥时间增益控钮（TVG）：抑制浅水回波的接收增益，并随水深的增加而逐渐增加。
⑦定位标志按钮（fixing mark key）：在记录纸上标记读取的水深刻度位置。
⑧深度报警开关（alarm of depth switch）：开关报警器。
⑨零位线调节（zero line adjuster）：调节记录零点。
⑩电源选择开关（power selector switch）：选择交流电源或直流电源。
1-电源/增益控制；2-照明旋钮；3-量程选择与记录器开关；4-报警深度预置；5-报警深度显示；6-深度数字显示；7-面板开启按钮2）使用方法①接通显示器面板上的“电源与增益开关”，整机工作。