船用计程仪
船用计程仪标准
船用计程仪标准在广阔的海域中，一艘船舶如何准确地知晓自己的速度和航程呢？这就要依靠船用计程仪。
作为船舶测速的专业设备，计程仪在航海中起到了至关重要的作用。
一、船用计程仪的概念与作用船用计程仪，顾名思义，是一种用于测量船舶航行速度和累计航程的仪器。
通过精确测量船舶相对于水流的航速，为船舶驾驶人员提供航行过程中的实时速度和累计航程，为船舶的安全航行和性能评估提供重要依据。
二、船用计程仪的类型1.电子计程仪：通过安装于船舶底部或尾部的超声波或激光传感器，测量船舶相对于水流的航速，精度高、稳定性好。
2.机械式计程仪：利用螺旋桨的旋转速度来推算航速，结构简单、价格低廉。
3.陀螺计程仪：利用陀螺仪的特性测量船舶的姿态和航向，从而推算航速，精度高但价格昂贵。
三、技术指标与性能参数1.测量精度：船用计程仪的测量精度是衡量其性能的重要参数，包括相对精度和绝对精度。
2.响应速度：计程仪的响应速度决定了其能否快速准确地跟踪船舶的航速变化。
3.环境适应性：船用计程仪需要在不同环境和气候条件下工作，因此其环境适应性尤为重要。
4.稳定性与可靠性：长期使用的稳定性以及在各种工作条件下都能保持可靠的性能是船用计程仪的基本要求。
四、标准化组织与认证国际海事组织（IMO）和各国船级社都制定了一系列船用计程仪的标准和规范。
这些标准对提高计程仪的性能、确保使用安全具有重要意义。
生产厂家需按照相关标准进行生产和检测，确保产品质量符合要求。
五、使用环境及维护要求在使用过程中，应定期对船用计程仪进行维护和保养，确保其正常运转。
同时，使用时应遵守相关环境保护法规，避免对水域造成污染。
六、产品质量监控与故障排查为确保计程仪的准确性和可靠性，生产厂家需进行严格的质量控制。
用户在使用过程中如发现异常情况，应及时联系专业人员进行故障排查和维修。
常见的故障排查方法包括外观检查、通电检查和性能测试等。
通过及时排除故障，可以保证船用计程仪的正常使用，从而提高航行的安全性。
航海仪器声相关计程仪介绍
智能化：声相关计程仪将引入人工智能技术， 实现自主导航和故障诊断。
演讲人
声波传播原理
01 声波在介质中的传播：声
波在介质中以一定的速度 传播，遇到障碍物时会发 生反射、折射和散射等现 象。
03 声波的相位和振幅：声波
的相位是指声波在传播过 程中的位置，振幅是指声 波在传播过程中的能量大 小。
02 声波的频率和波长：声波
的频率是指声波在单位时 间内振动的次数，波长是 指声波在一个周期内传播 的距离。
声相关计程仪的测量精度：随着技术的进步，测 量精度不断提高
声相关计程仪的应用领域：从最初的航海领域扩 展到其他领域，如海洋学、水文测量等
声相关计程仪的发展趋势：智能化、集成化、小 型化是未来发展的趋势
应用领域拓展
海洋科学研究：声 相关计程仪在海洋 生物研究、海洋环 境监测等方面发挥 重要作用。
海洋资源开发：声 相关计程仪在海洋 油气资源勘探、海 底矿产资源开发等 方面具有广泛应用。
声相关计程仪结构
声源：产生声波的设备， 如超声波发生器
接收器：接收声波的设备， 如超声波接收器
信号处理单元：对声波信 号进行处理和分析的设备， 如信号放大器、滤波器等
显示单元：显示声相关计 程仪测量结果的设备，如 显示屏、指示灯等
控制单元：控制声相关计 程仪工作的设备，如控制 器、电源等
外壳：保护声相关计程仪 内部结构的设备，如外壳、 防护罩等
04 声波的干涉和衍射：声波
在传播过程中遇到障碍物 时会发生干涉和衍射现象， 影响声波的传播速度和方 向。
声相关测量原理
01
声相关计程仪通过测量声波在 水中的传播时间来计算距离
第五节 船用计程仪.
返回
25
水压式
V
航海仪器（电）
返回
26
fr
f
0
1
2
v c
cos
2 v 2 cos 2
c
2 v 3 cos 3
c
fr
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1
2
v c
cos
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2
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0
v c
cos
f
fr
f0
2
f
0
c 声速
不能取俯角为90度，即不能垂 直发射.垂直不产生多普勒效应
11 航海仪器（电）
发射俯角500米/秒，但不是常量， 受温度，含盐量和静水压力的 影响。
12 航海仪器（电）
第三节 多普勒计程仪
五、双波束多普勒计程仪
单波束多普勒计程仪存在的问题: 非线性误差
Eg BlV cos
航海仪器（电）
交流磁感应强度
6
电磁计程仪是相对计程仪，只 相对于水的计程仪，能反映出 风对船舶速度的影响。
例：船无风无流时船速为10节， 现顺风顺流各为2节，则电磁计 程仪显示的航速应为多少？
7 航海仪器（电）
第三节 多普勒计程仪
单波束多普勒计程仪的测速与计程原理， 存在的问题。
u
sin
2 f
f0 4
fv0cvocsos
u sin cos
c
cc
4 f0v cos
c
usin usin
航海仪器课件：第六章 船用计程仪
E=BLV×10-8
V=E/（BL×10-8 ）
B~
(2)实现:传感器
图7-1
∫t
(3)计程原理:S= Vd0t
原理归结：中间柱上的线圈通 电时产生磁场磁力线，当相对 流作为无数根导体切割磁力线 时电极间产生感应电动势（即 传感器输出的电压）E
安装与维护
安装： 1、通常应装于船底中部平坦处，不装于弯处 2、装于测深仪换能器之后；（测前计后亦可平行） 3、不装于磁处； 4、电极及其所在的平面不准油漆，且应屏蔽良好； 5、前方5米不得有排水孔、突出物。 维护： 1、停泊时间较长应经常处于通电状态，防止海生物寄存于传 感器及附近； 2、传感器使用3年后，在进坞时调换水密橡皮圈保证水密。
当船速不为零时，两个接收换能器收到的回 波信号除存在时间延时量τ外，其信号包络幅 值和波形几乎相同。
1. 在船底安装两个接收换能器——Rf在前、Ra在后，其间距为S，发射
换能器T位于中间。
2. T垂直向海底发射超声波，在某时刻t1，Rf收到经A点反射的回波；经
过一段时间τ、到t2时刻，Ra也收到经同一点A反射的回波。(非A点反
5.多普勒计程仪的分类
•一元多普勒计程仪（一元仪或普通仪）：在船底前部纵向装 一对（2个）换能器（每个换能器都收发兼用）、双波束、能 测船纵向速度，导航用; •二元仪（导航仪）：在船底前部纵横向装两对（4个）换能器、 四波束、即换能器能向前后左右的四个方向发射波束，既能测 纵速也能测艏横移速度，可作为船位推算导航使用。 •三元仪（进港仪）：在船底前部纵横向装两对（4个）换能器 并在船底后部横向装一对（2个）换能器、六波束、既能测纵 速也能测船首尾横移速度，能反映船舶运动的全貌，进港靠泊 锚泊用。
Vcosθ
电磁计程仪在船舶中的应用及注意事项
＿ Ｉ ＿ —
原理 图
ｎ
在 大型或超大 型船舶西靠码 头 ， 还要计程仪 提供相对码头纵 向 和横 向速度 ， 以确保船舶安全地靠泊码头。 因此 ， 计程仪是现代船 舶 必不可少 的重要航海仪器之一。
参 考 文献
４ 船 厂 实 例
［ １ ］ 崔风 波． 船舶 通信 与 导航【 Ｍ 】 ． 哈 尔滨 ： 哈 尔滨工程 大学 出版 社 ，
６ 电磁 计 程 仪 注 意 事 项 与措 施
为 了减少误差 ， 消除干扰信 号。在安装时必须 注意事项与措施
如下 ： ６ ． １ 传感器引 出线 的屏蔽。 ６ ． ２ 传感器发射表面安装时与水平最 多相差 ＋ ／ ＿ ｌ 度 ，计程仪 与 船水平面垂直 。 ３ 电 磁计 程仪 的基 本 组 成 电磁 计程仪是应用 电磁感应原理测量 船舶 的速度 和累计航 程
２ ０ ０７， ２， １ ．
计
【 ２ 】 黄 建章 ． 船 舶 设计 实用手 册（ 电 气） 【 Ｍ】 ． 北京： 国防 工 业 出版社 ，
１ ９ ９７， １ ０， １ ．
ห้องสมุดไป่ตู้
・
１ ５ ６・
科 技 论 坛
电磁计程仪在船舶中的应用及注意事项
华 晶 杨 乃 青
（ 中海工业（ 江 苏） 有 限公 司 技 术部 ， 江苏 扬 州 ２ ２ ５ １ ０ ７ ） 摘 要： 简要介绍磁计程仪在船 舶中的应 用原理及在 实际应用中的注意事项 。 关键词 ： 电磁 ； 计程仪 ； 注意事项
１ 概 述
５ 应 用 分 析
船用计程仪（ ｓ ｈ ｉ ｐ ’ Ｓ ｌ ｏ ｇ ） 是用来测定船舶航行速度和累计船舶 当船舶航行 时 ， 水 流及 以船 舶航速相反 的方 向流 过船底 ， 两 电 航程的一种导航仪器 。精确地测量船舶航行速度及航程。在船舶导 极之间 的海水 流动可以成无数根沿船舶横 向排列 的导 体作平行 移 并 切割传感器 的磁力 线 ： 于是 在两个电极之 间并产 生感应 电动 航定位 中， 只要有陀螺罗经或磁罗经提供船舶航 向和计程仪提供航 动 ， 程， 就 可以求得 船的推算船位。此外 ， 现在 的导航 系统级设备 ， 如真 势 Ｅ ， 因为水流方 向与磁力线方向相互垂直 ， 所 以 Ｅ得表达式 运动雷达 、 Ａ Ｒ Ｐ Ａ、 自动舵和 电子海图等都需要输入船舶 的速度信号 Ｅ ＝ Ｂ Ｌ Ｖ． １ ０ （ Ｖ ） 才能进行工作。 式中 Ｂ — — 交 流 磁 感应 强度 ， Ｇ ｓ ； ２ 计 程仪 的分 类 及 特 性 Ｉ ｒ 一 两 电极之间距离 ， ｃ ｍ； ｖ ——水 流速度 ， 及船舶相对于水的速度 ，ｃ ｍ ／ ｓ ； Ｂ与 Ｌ为常数（ 与传感器的结构有关 ） 。 由上式可知 ， 从传感器两 电极上输 出的电压信 号 Ｅ与船 舶航速 ｖ成正 比。显然 ， 只要测得 Ｅ， 就可 以求得船舶航速 Ｖ 所测得 的船速信号分配给其他系统 ， 如雷达 ， 罗经 ， 自动舵等设 备， 确保通导设备 的正常运行。
船用多普勒计程仪误差分析
３ 提高测 速精 度的方 法
‘
根据海域 海况 ， 师傅 的指导下 进行调整 ， 在 可有 船舶纵摇 的影 响 ： 当船舶 纵 摇 时 ， 一 瞬 间 ， 在 因
３ １ 对声 速进行校 正 ．
效消除仪器 自身存在 的误差 率 。
超声波在水中的传播速度可用函数 Ｃ＝ （、 、 Ｆｔ 叮 ｈ 来 表 示 ， 为 海 水 表 面 温 度 （ ） １ 为 含 盐 量 ） ｔ ℃ ，＂ ３
Ｃ４ ｏ ｓ ￣ ， ／ ｆｃ Ｏ ｆ 将直接影响测速的准确性 ， ｏＸ 变化值 离基 准值存在 的误 差 率过 高 ， 速精 度也 会 大大 降 测 低 。另外其 中影 响 较 大 的 因 素 还 有 海水 温 度 和盐 度， 长江 口测 速海 域 ， 船舶 航行 的海域 ， 度相差 与 纬 大， 长江 口海 水 的温 度夏 天 在 ２ ￣ 下 ， ８Ｃ上 而航 行海
锉 配合 件时 经 常会 遇 到很 多 问题 ， 比如 当加工 到 只能 配入小部 分 而不 能 完全 配 入 时 ， 如果 不 能 采 取正确 的检验和修 整方 法 ， 乱锉 一通 ， 最终会 导致尺
锉配合 时 的间接测 量 尺寸 数 值就 需要 用到 《 钳工 工 艺学》 中的 尺 寸链 计 算 方 法 来 确 定 ， 可 以加 快 对 这
作海域与校正场的海况有 区别 ， 船舶存在颠簸、 纵 时 ， 船 舶 航 速９ ｎ 算 ， 理论 误 差 值 只有 按 计 ｋ 其 摇 。因此要 根 据 实 际情 况 重新 设 定 零 位偏 移 弥补 ０ ０ ４ ｋ 航 行 期 间 全 速 前 进 理 论 误 差 也 只 有 ． ３２ ｎ， 值， 这在某 一程度上 能 消 除 因船 体晃 动 而 数值 变化 ００５ ｎ这 完全符 合其 他机 房对采用计程 仪数据 的 ．６ ｋ ， 过大 的情况 。另外速 度为零 时 的偏 差值 和航 行状态 要求 。 表 ５ 速 度误 差值 对 应 表 下 的有效修 正值也应 根据不 同情况 做相应 的修改 。 传感器灵 敏度设 定 ， 感器 灵敏 度 设 为 １ 电子 传 ， 单元里 面的速度调 整开关 Ｓ ， 为 Ｓ —１ 速度调整 １设 １ ， 为零 ， 的结 果 ： 何情 况 下 都 是 一样 的增 益 。各 它 任 开关调 整值 如表 ４ 。
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。
第八章船用计程仪
第四节 声相关计程仪
1. 特点 1）采用垂向发射和接收超声波信号，并对被接收的 回波信号的幅值包络进行相关处理来测速； 2）可工作于海底跟踪和水层跟踪两种方式，即可测 对地的速度，又可测对水的速度； 3）测量精度不受声速变化的影响； 4）它同时可测量水深，兼作测深仪使用。
第四节 声相关计程仪
2. 测速原理
SAM 4682 Dual Axis Doppler Speed Log
第三节 多普勒计程仪
第三节 多普勒计程仪
Doppler Docking Display
第三节 多普勒计程仪
6. 多普勒计程仪的特点 1）线性好，精度高； 2）可测纵横向速度； 3）在跟踪深度范围内（～3m）可测绝对速度； 4）易受声速和混响的影响； 5）指向性窄（～5度）。
SOLASห้องสมุดไป่ตู้约的规定
第V 章 航行安全
第19 条 船载航行系统和设备的配备要求 2 船载航行设备和系统
所有300 总吨及以上的船舶和不论尺度大小的客船，除满足 本条2.2 的要求外，还应设有： .4 航速和航速测量装置，或其他装置，用于指示船舶相对于水 的航速和航程； 所有50,000 总吨及以上的船舶，除满足本条2.8 的要求外， 还应设有： .2 1 台航速和航程测量装置，或其他装置，用于指示船舶前 进方向和横向的相对于地的航速和航程。
3. 单波速测速原理
f0
第三节 多普勒计程仪
4. 双波速测速原理
第三节 多普勒计程仪
5. 双波速测速分类 1）双波速--一元多普勒计程仪（前进、后退速 度）； 2）四波速--二元多普勒计程仪（前进、后退、横 移速度）； 3）六波速--三元多普勒计程仪（前进、后退、首 横移、尾横移速度）。
浅谈常见船舶计程仪的速度校正
浅谈常见船舶计程仪的速度校正发布时间：2021-07-01T15:28:57.617Z 来源：《基层建设》2021年第10期作者：邱翔耀[导读] 摘要：计程仪是测量船舶航速和累计航程的航海设备，其中计程仪对水速度的误差值可以通过计算校正值，在设备里自行校正误差。
广州中海电信有限公司摘要：计程仪是测量船舶航速和累计航程的航海设备，其中计程仪对水速度的误差值可以通过计算校正值，在设备里自行校正误差。
关键词：多普勒计程仪；测速方法；校正值；校正方法引言为满足SOLAS公约要求，能测量对水速度的计程仪是远洋船舶必须配备的设备之一。
中国船级社规定，计程仪的速度的测量和指示的误差应不超过如下值：（1）数字显示，航速的2％，或0.2节，取大者；（2）模拟显示，航速的2.5％，或0.25节，取大者；和（3）用于对外数据传输，航速的2％，或0.2节，取大者。
为减少误差从而符合规范，需要进行计程仪对水速度的校正。
因此，本文将浅谈常见计程仪的速度校正方法。
一、计程仪的简介计程仪，是计量船舶航速和船舶累计航程的航海仪器。
近代计程仪主要由测速部分和指示部分组成。
测速部分用以检测和放大船舶航速信号或航程信号；指示部分用机械或电气形式显示船舶航速或航程，再通过积分或微分方法显示航程或速度。
不同类型的计程仪的工作原理和性能如下所述：1.1拖曳计程仪利用相对于船舶航行的水流，使船尾拖带的转子作旋转运动，通过计程仪绳、联接锤、平衡轮，在指示器上显示船舶累计航程。
这种计程仪线性差，高速误差大，受风流影响大，操作不便，但性能可靠，有的船舶作为备用计程仪。
1.2转轮计程仪利用相对于船舶航行的水流，推动转轮旋转，产生电脉冲或机械断续信号，经电子线路处理后，由指示器给出航速和航程。
这种计程仪线性好，低速灵敏度较高，但机械部分容易磨损。
除小船应用外，已逐渐被淘汰。
1.3水压计程仪利用相对于船舶航行水流的动压力，作用于压力传导室的隔膜上，转换为机械力，借助于补偿测量装置，将机械力转换为速度量，再通过速度解算装置给出航程。
第六章 船用计程仪
第七章船用计程仪第一节概述船用计程仪是一种测量船舶航速和累计航程的导航仪器。
计程仪所提供的航速信息对船舶驾驶极为重要，其主要作用如下：1.计程仪测量的航速信息结合陀螺罗经或磁罗经提供的航向信息，可进行船舶船位推算。
2.向卫星导航仪、自动综合导航仪、ARPA和真运动雷达等导航仪器提供航速信息，可实现船舶自动定位和利于船舶操纵及自动避让。
3.向现代化大型或超大型船舶提供纵向和横向速度信息，保证这些船舶在狭水道航行、靠离码头和锚泊时的安全。
船用计程仪按其测量参考坐标系的不同，可分为相对计程仪和绝对计程仪两类。
相对计程仪只能测量船舶相对于水的速度并累计其航程，如水压式、电磁式等计程仪。
绝对计程仪可以测量船舶对地的速度并累计其航程，如多普勒计程仪和声相关计程仪。
但是当测量水深超过其跟踪深度范围时，绝对计程仪便转换成为跟踪水层的相对计程仪。
具体地讲，工作于“海底跟踪”方式的多普勒、声相关计程仪属于绝对计程仪，工作于“水层跟踪”方式的多普勒、声相关计程仪属于相对计程仪。
水压式计程仪是第二次世界大战后，应用流体力学的伯努利定理制成的，即船舶航行时的水流动压力与航速平方成正比的原理。
这种计程仪在中高速测速时精度较高，但在低速测量时精度和灵敏度均较差，而且其操作维护也不方便，已基本被淘汰。
电磁计程仪是应用电磁感应原理来测量船舶相对于水的航速和累计其航程的。
其优点是测速线性好，测速范围大，而且可测量船舶后退速度，精度较高（1%～2%或0.2Kn），成本低且使用方便。
因此，这种型号的计程仪目前在船舶上得到了普遍的使用。
典型的如国产的CDJ型、日本的EML型、法国的BEN型等。
多普勒计程仪是20世纪70年代初期的产品，它是随着航运事业的发展，为了解决某些大型、超大型船舶的进出港、靠离码头和锚泊等问题而制成的。
这种计程仪是利用声波的多普勒效应进行测速的，它可以提供船舶相对于海底的绝对航速和航程信息，同时还可以测量船舶后退及船首尾横移速度。
航海仪器船用计程仪shipslog ppt课件
教学目的要求： 1．掌握电磁计程仪的工作原理及正确使用 2．掌握多普勒计程仪的工作原理及正确使用 3．掌握声相关计程仪的工作原理。 作业及思考题：
P189 7-1 ，7-2 ，7-6，7-8，7-9
3 航海仪器（电）
本章重点： 1、电磁计程仪的工作原理及正确使用 2、多普勒计程仪的工作原理及正确使用
f 4f0vcoscos双波束
c
f2f0vcos
c
21 航海仪器（电）
◆ 测速原理要点：
①在船底O处安装一个发射换能器，按固定倾角向 前下方海底发射
②在船底同一点O处也安装一个接收换能器，用以 接收回波信号
③修正Vcon得：
f
2Vcon
C
f0
④对船舶摇摆的垂直分量 usin的影响进行修正，
采用双波束的方法即在在船底O处安装一个发射换能
器，按固定倾角向后下方海底发射。则总的频移为 ：
f
4Vcon
C
f0
22
航海仪器（电）
⑤ 结论：采用双波束的方法可克服船舶摇摆的 垂直分量的影响，且使所接收的频移信号增大 一倍即提高了测速精度。 ◆．基本技术参数对测速的影响：
f ↑→ f。↑ 跟踪深度↑→ f。↓
一般地， f。取100－600KHz时，跟踪深度达 600m，即跟踪海底，为绝对计程仪； f。取2MHz时，跟踪深度达3－5m，即跟踪水 层，为相对计程仪。
频率fr与声源发射频率f0不同的现象。
相互接近, fr升高
相互背离, fr降低
14 航海仪器（电）
第二节 多普勒计程仪
三、多普勒频移
接收频率与发射频率的差值。
大小：
f fr f0
四、单波束多普勒计程仪
航海仪器-第4节 船用计程仪
21
航海仪器（电）
17
三、声相关计程仪
一、测速原理
航海仪器（电）
18
三、声相关计程仪
一、测速原理
航海仪器（电）
19
三、声相关计程仪
一、测速原理
s 1 s 2 v 2 v
1 s v 2
航海仪器（电）
20
三、声相关计程仪
二、特点
测速精度与声速无关； 可兼作测深仪使用。
航海仪器（电）
（4）可以兼测水深。
2.整机框图及工作过程：
图7-8
3.主显示器面板介绍：
Distance
Keel Clearance
Distance MODE Keel MODE Clearance Keel Clearance
Distance
DIMMER
UNIT
SET
POWER
图7-9
三、声相关计程仪
一、定义 是应用相关技术处理水声信 息，测量船舶航速并累计航程 的一种水声导航仪器
（二）DS-50型多普勒计程仪简介： 1.主要特点： （1）可工作于“ 海底跟踪”、“海层 跟踪”和“自动跟踪”三种工作方式 。
（2）能同时测量船舶纵向前、后及横移 速度 。 （3）浅水（最小达到船底下1m）测量也有较 高的测量精度；在1～200m的水深范围内可精 测对地的速度，超过200m则计程仪自动转换 为测量对水的速度 。
f0 vcos v
2、（2）双波束多普勒计程仪
双波束多普勒计程仪的测速原理
f f F f A
2 f 0 v cos 2 f 0 v cos c c 4 fv cos 0 c
f0 v
船舶多普勒计程仪的维护须知
多普勒计程仪
型号:DS-80
操作须知：
1:按号键打开对照调整系数栏，按《,>选择对比度“48”，按“ENTER”键
2:按“DIM”键选择合适亮度（一般4）,按“ENTER”键
3:按“DISP”键查看：速度跟距离
4：按“MENU”键内容栏里可以进行距离归零设置
限制性操作：
维护保养要点与技术要求：
1、保持面板清洁，周围干净，仪器应经常驻保持清洁，以免灰尘进入机内；
2、专人负贲，专人管理，掌握正常操作要领，正确使用；
3、模拟航速表和磁性计数航程表，应定期清洁加油；
4、定期检查换能器表盘和垫圈的水密情况，经常检查仪器各连接处的紧固情况；
5、若航速显示正常，则无需对仪器内部电气元件进行调整；
6、船舶坞修时，应对换能器进行检查，并清除其附着的海生物，因换能器观察窗口系用树
脂制成，故对其不应撞击，也不得使用烈性溶剂对其清洁，以免使其受损；
7、若换能器因安装不当造成误差，则可调整仪器内部的有关控制钮予以修正，但应注意，
本仪器的跟踪深度为3米，若船舶航行海域的水深超过了3米，则测得的是船舶相对
于水的航速，故应计及海水流速的影响。
第六章船用计程仪
第七章船用计程仪第一节概述船用计程仪是一种测量船舶航速和累计航程的导航仪器。
计程仪所提供的航速信息对船舶驾驶极为重要，其主要作用如下：1.计程仪测量的航速信息结合陀螺罗经或磁罗经提供的航向信息，可进行船舶船位推算。
2.向卫星导航仪、自动综合导航仪、ARPA和真运动雷达等导航仪器提供航速信息，可实现船舶自动定位和利于船舶操纵及自动避让。
3.向现代化大型或超大型船舶提供纵向和横向速度信息，保证这些船舶在狭水道航行、靠离码头和锚泊时的安全。
船用计程仪按其测量参考坐标系的不同，可分为相对计程仪和绝对计程仪两类。
相对计程仪只能测量船舶相对于水的速度并累计其航程，如水压式、电磁式等计程仪。
绝对计程仪可以测量船舶对地的速度并累计其航程，如多普勒计程仪和声相关计程仪。
但是当测量水深超过其跟踪深度范围时，绝对计程仪便转换成为跟踪水层的相对计程仪。
具体地讲，工作于“海底跟踪”方式的多普勒、声相关计程仪属于绝对计程仪，工作于“水层跟踪”方式的多普勒、声相关计程仪属于相对计程仪。
水压式计程仪是第二次世界大战后，应用流体力学的伯努利定理制成的，即船舶航行时的水流动压力与航速平方成正比的原理。
这种计程仪在中高速测速时精度较高，但在低速测量时精度和灵敏度均较差，而且其操作维护也不方便，已基本被淘汰。
电磁计程仪是应用电磁感应原理来测量船舶相对于水的航速和累计其航程的。
其优点是测速线性好，测速范围大，而且可测量船舶后退速度，精度较高（1%～2%或0.2Kn），成本低且使用方便。
因此，这种型号的计程仪目前在船舶上得到了普遍的使用。
典型的如国产的CDJ型、日本的EML型、法国的BEN型等。
多普勒计程仪是20世纪70年代初期的产品，它是随着航运事业的发展，为了解决某些大型、超大型船舶的进出港、靠离码头和锚泊等问题而制成的。
这种计程仪是利用声波的多普勒效应进行测速的，它可以提供船舶相对于海底的绝对航速和航程信息，同时还可以测量船舶后退及船首尾横移速度。
10计程仪
电磁式
V= 108eg/BD
绝 对 计 程 仪
相 对 于 海 底
多普勒
V=Δf·C/2f0·cosθ
0.01kn
声相关
第一节 电磁计程仪
一、基本组成
1. 测速原理 电磁感应原理——传感器 2. 基本组成 传感器 1） 传感器 根据电磁感应原理，将非电量的船舶速度 变换为与船速成正比的电信号 种类：⑴ 平面式；⑵ 导杆式。 放大器可用下式确定时间ττ= Nhomakorabea则
S 2 V
即
1 S τ= ⋅ 2 V
1 S V= ⋅ τ 2
可见，由于两个接收换能器的间距 S为定值， 若应用 相关技术 测量得到 两个接收信号的 延时 τ，就可求得船舶速度 V。 将船速对时间求积分，得到船舶的累计航程。
图片
思考问题
1．基本概念： 相对计程仪；绝对计程仪； 电磁计程仪；多普勒计程仪；声相关计程仪； 多普勒效应；多普勒频移；水层跟踪；海底跟踪； 一元、二元、三元多普勒计程仪；相关延时。 2．计程仪在航海上的用途。 3．船用计程仪的分类。 4．电磁、多普勒和声相关计程仪的原理、公式。 5．电磁计程仪传感器的种类。 6．声相关计程仪的特点。
Δf =
V · f0 C
f0 ——声源频率 C ——声波在介质中的传播速度 V ——声源与接收点之间相对运动速度
2. 测速原理
船底安装收、发兼用换能器 V
θ — 波束发射俯角，一般 θ = 60° 海底相对船舶的相对运动速度 V1 = V⋅cosθ 接收到的反射回波经历了二次 多普勒频移
θ
这只是向前发射超声波束的 单波束多普勒计程仪。 在实际使用时，受船舶上下 颠簸和摇摆的影响，会产生 测量误差，所以未能得到广 泛使用。
船用计程仪的发展与现状
船用计程仪的发展与现状1.前言说明船用计程仪的作用和重要性，并简单介绍船用计程仪的技术进展和发展历程2.船用计程仪的发展史从手摇计程器到电动计程仪的发展历史，介绍了船用计程仪的技术发展路径，并提到各个时期的技术突破和变化3.现代船用计程仪的分类及功能介绍船用计程仪的分类，如机械式计程仪、电子计程仪等，并详细介绍现代船用计程仪的功能特点，包括数据采集、计算、显示、存储等4.船用计程仪的应用现状从应用需求和市场趋势出发，介绍了船用计程仪在现实生活和实际工作中的应用效果，并比较不同型号的船用计程仪的市场利用率和性价比5.船用计程仪的未来发展方向结合技术趋势和市场需求，提出了船用计程仪未来的发展方向和技术创新重点，并简要分析了未来船用计程仪行业的发展趋势船用计程仪是船舶上必不可少的测速仪器之一，通过对船舶的移动速度、航行时程等数据进行采集、处理和显示，帮助船员掌握船舶在海上的状态，为航行和航海安全提供支持和保障。
船用计程仪的发展历程可以追溯到19世纪，当时航行员们使用手摇计程器来计算船舶的速度和移动轨迹，这肯定是一种比较低效和不准确的方法。
随着技术的进步，20世纪初，机械式计程仪问世，并得到了广泛的应用和推广。
机械式计程仪的好处是结构简单、易于安装和维护，但其测量精度有限、易受到船舶姿态和海流影响等缺点也不可避免。
随着电子技术的发展和推广，船用计程仪也经历了重要的转型和升级。
20世纪70年代，电子计程仪开始进入市场，并逐渐成为船舶上的主流测速仪器。
电子计程仪相比于机械式计程仪具有更高的精度、更多的功能、更好的易用性等优点，还可以通过网络连接实现数据共享和传输，方便了船舶管理和信息交流。
在近年来，随着物联网、云计算、人工智能等新技术的广泛应用和发展，船用计程仪也走进了新的发展阶段。
现代船用计程仪可以自动采集和处理多种参数，如速度、航向、油耗、天气等，不仅可以为船员提供实时的船舶状况，也可以为航行规划、资源管理等提供数据支撑和决策依据。
计程仪（shiplog）
计程仪（shiplog）定义：船用计程仪是用来测量船舶运动速度和累计船舶航程的仪器。
分类：船用计程仪按其测量参照物不同分为相对计程仪和绝对计程仪两种。
相对计程仪(relative log),为对水跟踪，计风不计流。
绝对计程仪(absolute log)，可以对海底跟踪，计风计流；水深很深时，对水层跟踪。
一、电磁计程仪（electromegnatic log）1.测速、计程原理利用电磁感应原理测量船舶相对水的速度和航程的计程仪。
测速原理：船舶以速度V前进或后退时，水层切割传感器磁场的磁力线，两个电极有感应电势产生：航速V与感应电势成正比。
将传感器产生的感应电势送到显示器，经放大处理后可变为航速显示。
计程原理：船舶的航程是航速对时间的积累，设置航速积分器，测量航程并显示。
测速、计程原理框图：2.主要组成及作用1）传感器传感器是电磁计程仪的测速器件，分为平面型和导杆型两种。
现多使用平面型。
作用是将非电量的航速转换为与航速成正比的电信号，便于传输、放大和处理。
使用与保养：激磁电源要稳定；传感器舱室避免高温和潮湿；进坞时，检查传感器电极有无损伤并进行清洁；在热带海域停泊时间较长时，应给传感器通电。
2）放大器(amplifier)组成：输入电路、放大电路、变换电路、分频电路、自校电路和电源电路。
作用：放大传感器送来的航速信号；抑制传感器本身的缺陷产生的干扰信号；检测放大器本身功能。
3）显示器(display unit)航速显示和航程显示。
二、多普勒计程仪（doppler log）利用多普勒效应测量船舶绝对速度和航程或对水层的速度和航程的计程仪。
1.测速、计程原理测速器件为超声波换能器(transducer)。
1）多普勒效应(doppler efect)多普勒效应：当发射源与接收体之间存在相对运动时，接收体接收的发射源发射信息的频率与发射源发射信息频率不相同的现象。
多普勒频移(doppler shift)：接收频率与发射频率之差。
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七、DS-50型多普勒计程仪简介：
1.主要特点：
（1）可工作于“ 海底跟踪”、“海层 跟踪”和“自动跟踪”三种工作方式 。
（2）能同时测量船舶纵向前、后及横移 速度 。
（3）浅水（最小达到船底下1m）测量也有较 高的测量精度；在1～200m的水深范围内可精 测对地的速度，超过200m则计程仪自动转换 为测量对水的速度 。
的频率与声源发射频率不同的现象。
三、多普勒频移 接收频率与发射频率的差值。
f fr f0
多普勒频移的计算：
v
固定接 收者
f fR f0 c f0
V
fR
（A.一次多普勒效应）
运动发 射者
f0
固定反 射者
2v f fR f0 c f0运动的 发射和 接收者 NhomakorabeaV
（B.二次多普勒效应）
f0 /fR
一、测速原理
s
2 1s
v 2v
v 1 s
2
第四节 声相关计程仪
二、声相关计程仪特点 采用相关接收技术测延时， 测速精度与声速无关。 可兼作测深仪使用。
三、SAL-R1型声相关计程仪简介：
电子箱
速度指示器
海底阀 及换能器
200P/NM或20 000P/NM
图7-12
SAL 数字速度/航程显示器
双波束多普勒计程仪的测速原理
f fF f A
2 f0v cos 2 f0v cos
c
c
4 fv cos0
c
f0
v
双波束多普勒计程仪的优点
f f F f A
2 f0 v cos u sin 2 f0 v cos u sin
c
c
4 f0v cos
c
usin
u usin
v
f0
六、多波束多普勒计程仪
➢ 一元多普勒计程仪： 双波束，可测量船舶纵向速度
f0
v
六、多波束多普勒计程仪
➢ 二元多普勒计程仪： 四波束，可测量纵向与船首横移速度,
可用于推算船位，通称多普勒导航仪。
六、多波束多普勒计程仪
➢ 三元多普勒计程仪：六波束，可测量 纵向、首向横移和尾部横移速度，常 用于靠泊，通称多普勒靠泊系统。
四、单波束多普勒计程仪
f 2 f0v cos
c
其中：f0 为发射频率 v 为声源或接收者运动速度
运动方向与声波传播方向
的夹角 c 声速
f0
v
vcos
单波束多普勒计程仪存在的问题: 船舶摇摆与颠簸
f 2 f0 v cos usin
c
u
usin f0 v
vcos
五、双波束多普勒计程仪
▼▲
20 航海仪器（电）
二、分类
相对计程仪：测量船舶相对于水的速度和 航程的计程仪。(水压式和电 磁式)
绝对计程仪：测量船舶相对于地的速度和 航程的计程仪。(多普勒和声 相关)
❖注:工作于水层跟踪状态下的多普勒和声相关 计程仪为相对计程仪。
第二节 电磁计程仪
一、定义 利用电磁感应原理来测量船舶航行时 对水的速度，并累计航程的计程仪。
第二节 电磁计程仪
二、组成
传感器
放大器
指示器
传感器：将非电量的速度信息转变成 电压或电流信息。
放大器：放大电信号。
指示器：显示航速和航程。
第二节 电磁计程仪
三、传感器工作原理
结构： 原理：
第三节 多普勒计程仪
一、定义： 利用多普勒效应测量船速的计程仪。
二、多普勒效应： 声源和接收者间有相对运动时，接收者收到
（4）可以兼测水深。
2.整机框图及工作过程：
图7-8
3.主显示器面板介绍：
Distance
Keel Clearance
MMOODEDE
DDiisstatncae nce Keel Keel Clearance
Clearance
DIMMER
UNIT SET
图7-9
POWER
第四节 声相关计程仪
一、测速原理