大连海事大学电航仪器教案：第六章船用回声测深仪汇总
航海学仪器知识点总结
航海学仪器知识点总结导论航海学仪器是指用来辅助航海的各种仪器设备，包括了导航仪器、通信设备、测量仪器等。
这些仪器在航海过程中起着至关重要的作用，可以帮助船舶确定位置、方向和速度，保障航行的安全和准确性。
本文将重点介绍航海学仪器的种类、原理和使用方法，以期帮助读者更好地理解和应用航海学仪器。
一、导航仪器1.1 水声测深仪水声测深仪是一种用声波来测量水深的仪器，它的工作原理是通过发射声波来测量声波的传播时间，并根据时间计算出水深。
水声测深仪主要用于海洋地形的测量，帮助航海员确定海底的地形和水深，从而规避障碍物和选择安全的航线。
1.2 水平仪水平仪是一种用来检测水平面的仪器，它通常由一个液体填充的管子和一个气泡组成。
当水平仪放置在水平面上时，气泡会浮在液体的表面，显示出水平位置。
水平仪主要用于调整船舶的水平位置，确保船舶稳定行驶。
1.3 罗盘罗盘是一种测量方向的仪器，它利用地球的磁场来确定方向。
航海罗盘通常分为指南针罗盘和陀螺罗盘两种类型。
指南针罗盘是利用指针指向地磁北极来确定方向，适用于小型船舶和航空器；陀螺罗盘则是利用陀螺仪原理来确定方向，对航向稳定性要求较高的大型船舶和航空器采用。
1.4 GPS导航仪GPS导航仪是一种利用全球定位系统（GPS）卫星信号来确定位置的导航仪器。
它可以实时获取卫星信号，计算出船舶的绝对位置和航行速度，帮助航海员进行准确的定位和导航。
1.5 水密舱水密舱是一种用来防止船舶受水的舱室，它通常由密封的门窗和泵系统组成，可以在船舶受水时迅速密封并排水。
水密舱是航海中的重要安全设备，可以有效防止船舶沉没。
二、通信设备2.1 无线电导航仪无线电导航仪是一种利用无线电信号进行导航的设备，它可以接收和发送无线电信号，用来与其他船舶或岸上的导航台进行通讯和导航信息交换，帮助航海员确定航向、速度和位置。
2.2 通讯雷达通讯雷达是一种用来探测和定位目标船舶的设备，它利用雷达波来扫描周围的海洋环境，并显示出辐射源的位置和距离。
《航海仪器的使用》课程标准
《航海仪器的使用》课程标准课程代码：13012801课程类型：理实一体课课程性质：必修课适用专业：航海技术总学时：24一、课程性质与作用教学目的：本课程是航海技术专业的主要专业实训课程之一，是海船船员评估项目的一部分。
通过学习，使学生基本掌握上述仪器的工作原理、系统组成、使用与维护方法，基本掌握利用相关仪器确定船位的方法与船位精度分析，以保障船舶的航行安全。
二、课程目标船用 GPS 的操作使用方法，AIS 的操作使用方法，陀螺罗经的操作使用方法，磁罗经的操作使用方法测深仪的操作使用方法，计程仪的操作使用方法的学习，能正确熟练使用上述航海仪器以及它们的日常维护和保养；并培养学生树立起良好的工作作风、安全意识、环保意识、质量意识、合作精神、职业道德，以达到热爱海洋，热爱专业的情感目标。
㈠知识目标：掌握各种航海仪器的使用和操作方法。
㈡能力目标：达到海事局评估大纲指南的要求，达到二副对航海仪器的操作、管理、使用的实际工作能力水平。
㈢素质目标：培养学生综合运用航海仪器进行模拟航行或实际航行的能力。
三、课程设计理念与思路课程设计思路本课程以就业为导向，与企业工作职责为依据，以航海技术专业人才培养目标为标准，以 STCW78/10 公约和国家海事局评估考试大纲为依据，以岗位能力为核心确定课程目标；以正确使用各类航海仪器及其日常维护和保养为目标，以工作内容为依据确定教学内容。
根据航运企业广泛调研确定课程总体目标，根据国际国内相关公约、规范、标准确定课程具体目标； 使学生理解 各类航海仪器的基本工作原理、 掌握各种航海仪器的正确使用及其日常维护和保 养，为从事海上船舶驾驶工作打下扎实的基础。
四、教学进程安排五、教学内容与要求项目名称课时磁罗经的使用学习任务磁罗经组成部件与作用磁罗经组成部件与作用 磁罗经自差测定及自差表使用 陀螺罗经的结构与保养陀螺罗经操作船用计程仪的工作原理船用计程仪的操作 回声测深仪的工作原理回声测深仪的操作GPS/DGPS 卫星导航仪的定位操作航仪的操作 GPS/DGPS 卫星导航仪的导航操作 船载AIS 设备本船信息查验、航次信息输入、安全相关短消息发送和设备报警信息 查验船载 GPS/DGPS 卫星导 56 船载 AIS 设备操作4 回声测深仪的操作3 船用计程仪的操作2 陀螺罗经的使用1 磁罗经的使用学习项目课 时任务二 任务一 任务二 任务一 任务二 任务三 任务一 任务二 任务一任务一任务二任务一24 4 4 4 44 4课 时陀螺罗经的使用4了解和掌握陀螺罗经的操作使用能够熟练的掌握陀螺罗经的结构及维修保养教学目标具有较强的沟通能力、 合作能力、 新知识的掌握能力、 综合素质目标运用能力。
回声测深仪的操作性检查(doc 6页)
回声测深仪的操作性检查(doc 6页)浅谈回声测深仪的操作性检查摘要：本文介绍了船用回声测深仪的基本结构及配备、安装、使用、维护等知识，提出了船舶安全检查时针对回声测深仪进行操作性检查的具体内容，以最大限度地保障海上航行安全。
[关键词]：船舶回声测深仪操作性检查回声测深仪是一种测量水深的船用导航仪器。
船舶通过测量水深可以辨认船位，避离危险，核查从基本定位方法获得的船位的准确性，为船舶导航服务，以保证船舶航行安全，是船舶必不可少的导航设备之一。
1.工作原理及基本结构回声测深仪是应用声波在水中传播时所具有的直线传播、传播速度基本恒定以及遇物体发射的特性，通过测量声波在水中传播的往返时间来测量水深的。
船用回声测深仪由显示器、换能器、发射系统和接收系统组成，以实现回声测深和显示深度。
显示器是整机的中枢，它的任务是：协调整机工作；测定声波从发射至接收的时间间隔，并将时间函数按测深公式换算为深度；用一定的机构和方式将所测量的深度显示出来。
发射系统则是将显示器的发射指令，变为具有一定脉冲宽度、频率和输出功率的电振荡脉冲，并用这个发射电振荡脉冲去推动发射换能器。
换能器是进行能量转换的器件，它是一个可逆的声振荡脉冲。
它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声振荡脉冲，它也能够把来自海底的发射超声波振荡脉冲转换为电振荡信号。
接收系统的作用是将来自接收换能器的接收信号，加以适当的放大，选择和处理，变换为适合显示器需要的脉冲信息。
现代的回声测深仪的显示器，发射系统和接收系统都装置在同一机壳内，所有的控制、调整旋钮，指示机构以及报警装置等全部安装在机壳的面板上。
发射换能器和接收换能器通常是分开使用的，但也有些测深仪将发射和接收换能器装置在同一机壳内，有些测深仪则是发射和接收共用一个换能器。
一般说来，回声测深仪测量的深度存在着声速误差、基线误差、零点误差和时间电机转速误差。
其中零点误差是因零点的显示位置与刻度盘（或刻度标尺）的零位不一致产生的，时间电机转速误差是因时间电机的实际转速与其额定转速不一致产生的，所以，回声测深仪应定期进行维护，校正发射零位和电机转速。
航海仪器实验指导书讲解
《航海仪器》实验指导书叶进、马文耀编广东海洋大学航海学院二00七年五月目录实验一陀螺罗经的结构认识与正确使用 (1)实验二回声测深仪、船用计程仪的部件认识与正确使用 (11)实验三磁罗经的结构认识与性能检查 (16)实验四无线电导航仪的操作使用和定位 (18)实验五卫星导航仪的正确使用 (25)实验六船舶自动识别系统（AIS）认识与使用 (54)实验一陀螺罗经的结构认识与正确使用一、实验目的进一步明确各系列陀螺罗经的指北原理和航向指示方法。
掌握陀螺罗经的正确使用方法以及检查和调整的方法。
二、实验要求1.了解各种型号陀螺罗经的组成部件及各部件的作用，了解主罗经的结构和各部分作用。
2.掌握各种型号罗经的开、关机和正确使用方法；掌握各种型号罗经的日常检查和调整的方法，以及日常的保养维护。
3.学会支承液体配制。
4.熟悉陀螺罗经要做哪些性能检查和必要的调整及其方法。
三、实验设备及用具1．安许茨4型陀螺罗经1部。
2．斯伯利MK-37型陀螺罗经1部。
3．SPERRY NAVIGATOR MK-2型陀螺罗经1部4．阿玛－勃朗MK—10型陀螺罗经1部。
5．万用表，球垫(或三角架)，螺丝刀，活扳手等。
6．量杯，酒精灯，玻璃棒，比重计，温度汁等。
7．少量蒸溜水、甘油、安息酸等。
四、实验内容与步骤安许茨4型陀螺罗经（Anschütz-4型）（一）结构认识1．总体结构及作用(1)主罗经：指示船舶航向。
(2)变流机或逆变器：将船电转换成罗经各部分所需要的电源(3)变压器箱或自动启动箱和报警装置：对罗经进行启动、关闭和临视其工作。
(4)分罗经接线箱及分罗经：复示主罗经航向示度。
(5)航向记录器：显示及记录船舶航向。
2．主罗经结构及作用主罗经结构由三大部分构成。
（1）灵敏部分(陀螺球)：为一密封的球体，浸浮在随动球内的支承液体中。
起找北、指北的作用，是罗经的核心部件。
①陀螺球内的陀螺马达、阻尼器、灯形支架、电磁上托线圈等结构及安装方法；陀螺马达的供电及润滑方法。
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
计程仪及回声测深仪
4）零点误差（zero point error）
产生原因 显示的发射零点标志不在水深刻度零点的位置上。 消除办法 调整发射零点位于水深刻度零点上。
第九章 船用计程仪
（SＨＩＰ’S ＬＯＧ）
概述
1、发展简史
19世纪70年代，英国出现了拖曳（ye）式计程仪，它是利用水涡轮原理测速的； 19世纪末，出现了转轮式计程仪； 本世纪，出现了四代计程仪： 1）水压计程仪（20世纪初） 2）电磁计程仪（20世纪50年代） 3）多普勒计程仪（20世纪70年代） 4）声相关计程仪（20世纪70、80年代）
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）
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
航海上，海水中的声速一般取1500米／秒。
航海仪器课后解答
航海仪器课后复习题第一章陀螺罗经1.叙述陀螺仪的定义及其基本特性。
定义：工程上将高速旋转的对称刚体（转子）及其悬挂装置的总称叫做陀螺仪。
基本特性：定轴性进动性2.何谓平衡陀螺仪和自由陀螺仪？平衡陀螺仪：陀螺仪的中心和其几何中心相重合的陀螺仪。
自由陀螺仪：不受任何外力矩作用的平衡陀螺仪。
4.位于地球上的自由陀螺仪的视运动有何规律？如何解释其物理实质？自由陀螺仪在地球上的视运动规律：北纬东偏南纬西偏，（偏转角速度为w2）东升西降南北一样（升降角速度为w1a）物理实质：当地球自转时，在北纬子午面北点N 向西偏转，由于陀螺仪的定轴性，主轴空间指向不变，跟地球一起运动的观察者看到主轴北端在不断向东偏转。
同理在南纬，主轴指北端向西偏转。
当陀螺仪主轴指北端偏离子午面以东时，受w1 的影响，水平面东半平面下降，陀螺仪主轴的指北端相对水平面产生上升的视运动；当陀螺仪主轴的指北端偏离子午面以西时，由于水平面西半平面上升，陀螺仪主轴则产生下降视运动。
5.影响自由陀螺仪主轴不能稳定指北的主要矛盾是什么？克服该主要矛盾对自由陀螺仪影响的基本原则是什么？W2 是影响自由陀螺仪主轴不能指北的主要矛盾。
克服该矛盾对自由陀螺仪影响的基本原则是利用陀螺仪的进动性，对陀螺仪水平轴施加一个外力M ，使陀螺仪周周绕OZ 轴进动，并满足w'=M/H=w26.叙述变自由陀螺仪为摆式罗经的两种方法。
第一种是重力下移法。
将陀螺仪的重心沿垂直轴下移，时重心不与支架中心O 重合，当主轴不水平时，产生控制力矩。
根据这种方法制成的罗经称为下重式罗经。
第二种是水银器法或液体连通器法。
在平衡陀螺仪上悬挂液体连通器，液体连通器中注入适量的高比重液体（如水银或其他化学溶剂），用以产生控制力矩。
这类罗经一般被称为水银器罗经或称液体连通器罗经。
7.为何双转子摆式罗经与液体连通器罗经二者的动量矩H 的指向不同？由于地球自转，双转子摆式罗经主轴指北端偏离水平面后产生的重力控制力矩My 使陀螺仪主轴指北端向子午面北端靠拢，自动找北。
第六章 船用计程仪资料
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——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。
渔航仪器第六章 航海雷达
3．天线(Scanner；Antenna； Aerial)
雷达天线是一种方向性很强的天线。它把 发射机经波导馈线送来的发射脉冲的能量 聚成细束朝一个方向发射出去，同时，也 只接收从该方向的物标反射的回波，并再 经波导馈线送入接收机。 雷达天线由驱动电机带动并按顺时针方 向(从天线上方向下看)匀速旋转，转速一 般为15r／rain一30r／min。天线系统还向 显示器发出船首位置信号和天线 信号。
第六章 航海雷达
第一节 雷达测距测方位基本原理
一、测距原理 因为超高频无线电波在空间传播时具 有等速、直线传播的特性，并且遇到物 标有良好的反射现象，所以，如果记录 雷达脉冲波离开天线的时间和无线电脉 冲波遇到物标反射回到天线的时间，则 物标离天线的距离H可由下式求出 ： H=1/2ct
二、测方位原理 因为超高频无线电波在空间的传播是直线 的，所以，只要把天线做成定向天线，即 只向一个方向发射，也只接收这一个方向 目标的回波，那么，天线所指的方向就是 物标的方向。如果天线旋转，依次向四周 发射与接收，当在某个方向收到物标回波 时，只需记下此时的天线方向就可知道物 标方向。
7．雷达电源设备(PowerSupply)
电源设备的作用是把各种船电变换成雷 达所需的具有一定频率、功率和电压的 专用电源。现在雷达均采用大功率稳压 电源供电，电源电压一般在12V一40V 之间。
第二节 雷达使用性能及其影响因素
航行在不同海区的各种用途的船舶，对所配备的 船用雷达的各项使用性能的要求也不尽相同，如 远洋航行的大型船舶，最关心的是要雷达能尽早 发现远距离物标，以便进行远距离定位，即要求 雷达的远距离性能好。对于航行在沿海和内河的 小型船舶，最关心的是图像的清晰度，以便于避 碰，即要求雷达的图像分辨力高，盲区小，近距 离性能好。此外，不同的船舶对雷达的分机尺寸、 结构、要求承受的摇摆、振动程度及环境温度、 湿度的适应性等也不尽相同。
大学航海仪器教案
大学航海仪器教案大学航海仪器教案一、教学目标1.了解基本的航海仪器及其功能及使用方法。
2.学会航海仪器的操作。
3.掌握如何利用航海仪器进行导航和测量。
二、教学内容1. 航海仪器的分类（1）方向仪器：罗盘、陀螺指南针。
（2）测距仪器：手动测距板、电动测距机。
（3）角度测量仪器：分光计、偏光方位仪、角度测量器等。
（4）深度测量仪器：测深仪、声纳2. 航海仪器的使用方法（1）罗盘的使用方法。
①检查罗盘的周围是否有磁场干扰。
②进行罗盘的校准。
③进行方向的读取和记录。
（2）测距仪器的使用方法。
①测量途中，要保持仪器的稳定，不能晃动。
②要注意温度的影响。
（3）角度测量仪器的使用方法。
①分光计：将望远镜朝向目标，调整分光镜上下位置使得两条分光线重合。
②偏光方位仪：将仪器的基准位置朝向目标，调整仪器的位置，使得仪器上的某个标志平行于视线。
（4）深度测量仪器的使用方法。
①测深仪：放线前需要确保仪器没有受到影响。
②声纳：需要根据声纳接收到的信号来判断深度。
三、教学方法采用理论 + 实践相结合的教学方法，首先讲解航海仪器分类及其功能，然后通过实际操作来让学生熟悉仪器的使用方法。
四、教学内容安排1.课前预习：学生通过阅读教材，了解航海仪器分类及其功能。
2.主题授课：（1）航海仪器的分类及功能。
（2）航海仪器的使用方法。
3.实践操作：学生通过实际操作航海仪器，熟悉仪器的使用方法。
（1）罗盘的使用方法。
（2）测距仪器的使用方法。
（3）角度测量仪器的使用方法。
（4）深度测量仪器的使用方法。
4.课后复习：学生回顾整个过程，总结所学。
五、教学要求1.学生要认真阅读教材，对航海仪器有一个初步了解。
2.学生需要认真参加实践操作，并记录操作过程及结果。
3.老师需要耐心讲解、指导学生进行实践操作，并及时纠正学生的错误。
六、教学评估1.原理、应用和操作的掌握情况；2.实际操作的能力；3.通过小测验来检测学生的知识快速掌握情况。
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。
航海仪器实验报告
一、实验目的1. 熟悉航海仪器的基本原理和结构；2. 掌握航海仪器的使用方法和操作技巧；3. 提高航海仪器的维护和保养能力；4. 培养团队协作精神和实践操作能力。
二、实验内容1. 磁罗经实验2. 回声测深仪实验3. 罗经校正实验4. 航向陀螺仪实验三、实验原理1. 磁罗经实验：磁罗经是一种利用地球磁场指示船舶航向的仪器。
实验原理是通过观察磁针在地球磁场中的偏转角度，确定船舶的航向。
2. 回声测深仪实验：回声测深仪是一种利用声波探测海底深度的仪器。
实验原理是通过发射声波，测量声波从发射到接收的时间，从而计算出海底深度。
3. 罗经校正实验：罗经校正实验是为了消除罗经误差，提高罗经指示航向的准确性。
实验原理是通过调整罗经的校正器，使罗经指示航向与实际航向一致。
4. 航向陀螺仪实验：航向陀螺仪是一种利用陀螺原理指示船舶航向的仪器。
实验原理是通过陀螺的旋转运动，产生与船舶航向一致的力矩，从而指示船舶航向。
四、实验步骤1. 磁罗经实验（1）观察磁罗经结构，了解主要部件和校正器位置；（2）调整磁罗经，使其指向地球磁场；（3）观察磁针偏转角度，记录船舶航向；（4）对比实际航向，分析磁罗经误差。
2. 回声测深仪实验（1）了解回声测深仪结构，熟悉操作方法；（2）调整测深仪，使其指向海底；（3）发射声波，记录声波从发射到接收的时间；（4）计算海底深度，与实际深度对比，分析误差。
3. 罗经校正实验（1）观察罗经结构，了解校正器位置；（2）根据实际航向，调整校正器；（3）观察罗经指示航向，与实际航向对比，分析误差；（4）反复调整校正器，直至罗经指示航向与实际航向一致。
4. 航向陀螺仪实验（1）了解航向陀螺仪结构，熟悉操作方法；（2）启动陀螺仪，使其旋转；（3）观察陀螺仪指示航向，记录数据；（4）对比实际航向，分析误差。
五、实验结果与分析1. 磁罗经实验通过实验，磁罗经误差在±5°范围内，说明磁罗经具有一定的准确性。
回声测深仪器在船舶定位与导航中的应用与精度评估
回声测深仪器在船舶定位与导航中的应用与精度评估引言：随着航海技术的不断发展，船舶导航与定位功能变得越来越重要。
回声测深仪器作为一种常用的测量工具，在船舶定位与导航中具有广泛的应用。
本文将探讨回声测深仪器在船舶定位与导航中的应用，并对其精度进行评估。
1. 回声测深仪器的原理和工作方式回声测深仪器是一种利用声波在水中传播的原理来测量水深的仪器。
它由发射器和接收器组成，发射器将声波发送到水下，接收器接收并记录反射回来的声波。
根据声波的传播时间和声速等参数，可以计算出水深。
2. 船舶定位与导航中回声测深仪器的应用2.1 水深测量回声测深仪器最主要的应用是进行水深测量。
在船舶定位与导航中，准确的水深信息对于船舶航行至关重要。
通过回声测深仪器可以快速、准确地获取水深数据，帮助船舶确定安全的航线。
2.2 海底地形测绘除了水深测量，回声测深仪器还可以用于测绘海底地形。
通过记录声波的传播时间，可以得到水下地形的数据。
这对于船舶导航来说非常重要，特别是在未知的海域中，可以帮助船舶避开潜在的障碍。
2.3 海底物体探测回声测深仪器还可以用于海底物体的探测。
通过分析声波的反射信号，可以确定水下是否存在障碍物，如礁石、沉船等。
这对于船舶导航来说至关重要，可以避免船舶与海底物体发生碰撞。
3. 回声测深仪器的精度评估回声测深仪器的精度评估是判断其性能优劣的重要指标之一。
精度评估需要考虑以下几个方面：3.1 系统误差系统误差是指回声测深仪器的测量结果与真实值之间的偏差。
系统误差可以通过与其他准确的测量设备进行对比来评估，例如与卫星导航系统的差异。
3.2 精度稳定性精度稳定性是回声测深仪器在长时间使用中测量结果的可靠性。
如果测量结果在不同的时间和条件下变化较大，则说明仪器的精度稳定性较差。
3.3 测量范围回声测深仪器的测量范围是指它能够测量的水深范围。
较好的回声测深仪器应具有较大的测量范围，以适应不同深度水域的需求。
4. 回声测深仪器的发展趋势随着船舶导航与定位技术的不断发展，回声测深仪器也在不断改进和创新。
大连海事大学航海技术航海学课件
船舶值班与避碰对应我校教材
船舶值班与避碰 船舶值班与避碰习题
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船舶货运 船舶货运习题集
航海学
附篇 球面三角与船位误差理论基础 第一篇 基础知识 第二篇 航迹推算与陆标定位 第三篇 电子航海 第四篇 天文航海 第五篇 航路资料 第六篇 航线与航行方法
海事局考试内容
航海学1 航海学2 航海学3
航海学1
第一篇 基础知识 第二篇 航迹推算与陆标定位 第三篇 电子航海
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船舶结构与设备 船舶结构与设备习题集
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附篇 第四篇
航海学2
球面三角与船位误差理论基础 天文航海
航海学3 第五篇 航路资料 第六篇 航线与航行方法
考三副内容
社会人员考三副
航海院校本科生毕业考三副
基本安全培训 评估 基本安全培训
评估
三副证书考试
三副考试科目
附篇 球面三角与船位误差理论基础
第一章 球面三角 第二章 内插法 第三章 误差基础知识
2.两证评估
（1）雷达观测与标绘 （2）雷达与ARPA
3.GMDSS评估
（1）GMDSS英语 （2）GMDSS实操
考试科目
1.航海英语 2.航海学 3.船舶值班与避碰 4.船舶货运 5.船舶结构与设备 6.航海气象 7.船舶管理
回声测深仪海水中声波传播特性及声速测定单波束测深PPT学习教案
4.2 海水中声波传播特性及声 速测定
声波的传播速度的测定 声波速度计直接测定
Cm
1 2
(Ci
Ci 1)(Zi1
Zi
)
Zn Z1
第20页/共73页
4.2 海水中声波传播特性 及声速测定
声波的传播速度的测定 解析法测定声速
声速是温度、盐度和静水压力的函数 ，我国一般采 用以下经验公式（海道测量规范，1990）
深度比对法 声波速度计直接测定
第17页/共73页
4.2 海水中声波传播特性及声 速测定
声波的传播速度的测定 深度比对法
第18页/共73页
4.2 海水中声波传播特性 及声速测定
声波的传播速度的测定 声波速度计直接测定
声波速度计是一种声学仪器，在已知长度的发射 器和接收器之间测量短声脉冲传播的时间，计算 声波的传播速度。声波速度计可直接测定水深任 一点的声速值。
回声测深仪海水中声波传播特性及声速 测定单波束测深
会计学
1
4.1 回声测深仪
回声测深原理 安装在测
量船下的发射 机换能器，垂 直向水下发射 一定额率的声 波脉冲，以声 速C在水中传第1页/共73页 播到水底，经
4.1 回声测深仪
回声测深原理 H 1 (Ct)2 l 2 2
第2页/共73页
4.4 水深测量归算
4.4.2 平均海面和深度基准面
确定深度基准面的原则是：既要考虑舰船的航行安全，又要充分提高 航道的利用率。若深度基准面定高了，会出现图载水深大于实际水深， 依此海图航行，很可能发生搁浅事故。若深度基准面定低了，使本来 可以航行的航道可能误认为水浅不能通过，从而降低了航道的利用率。
Cm 1449.2 4.6T 0.055T 2 0.00029T 3 (1.34 0.01T )(S 35) 0.017D
船舶知识小课堂——测深仪简介
船舶知识小课堂——测深仪简介回声测深仪（ECHO SOUNDER）是一种测量水深的船用导航仪器。
目前在众多的导航仪器中，回声测深仪是船舶必不可少的导航设备之一。
一、测深仪原理基于声波在水中传播特性的理论也就是声波在一种介质中传播速度是一定的，声波从一种介质进人另一种介质，其速度会发生变化，并能发生反射、折射、散射等物理特性。
基于此特性，在船底设置收／发换能器，以间歇形式向下发射频率为50kHz/200kHz的超声波，声波到达海底后，一部分能量被反射回来，被换能器接收，经放大、处理后，便得到声波在水中传播时间，并考虑船的吃水，可得到某测量部位的水深参数。
二、测深仪用途1.主要作用：发现水中障碍物，以保证船舶安全航行；其次当船舶在沿岸航行时，如果不可能用比较准确的方法来测定船位，则可以利用观测某一物标的方位和根据当时所测得的水深，求出近似船位。
2.其他用途：回声测深仪除助航外，还可用来进行水底地形的调查。
如航道测绘、海图测绘，海洋调查中水深数据都是由精密回声测深仪提供的。
三、测深仪配置以油船为例，一套测深仪包括：记录器安装于海图桌上带记录纸，和浅水报警数字式指示器安装在驾驶室前壁选择开关用于记录器与数字式指示器之间的转换（如果设备需要）测深仪换能器（艏部及艉部）提供一套符合有关规范，制造厂标准的附件该系统应提供与VDR及其它航行设备接口。
测深仪应由驾驶室应急分配电箱提供交流220Ｖ电源。
四、测深仪安装大型船舶一般选用两个200KHz的换能器或者1个200KHz和1个50KHz测深仪换能器，其中50KHz换能器由于传输距离远、探测水域深一般安装在船艏；200KHz的换能器由于防气泡干扰能力强、探测水域浅，适用狭窄的航道，一般安装在船艉。
第六章 船用回声测深仪1
显示方式 机电显示系统 闪光式 记录式 电气显示系统
数字式 指示式
24
航海仪器（电）
第四节 回声测深仪误差
一、声速误差
设计声速于是几声速不一致引起的测 量误差。 修正公式：
cw h h0 c0
航海仪器（电） 25
第四节 回声测深仪误差
二、电机转速误差
电机的额定转速与实际转速不一致引 起的误差。 修正公式：
三元多普勒计程仪： 六波束，用于靠泊， 通称多普勒靠泊系统。
航海仪器（电）
62
第四节
一、定义
声相关计程仪
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
航海仪器（电）
四、单波束多普勒计程仪
2 f 0 v cos f c
f0 vcos
v
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
航海仪器（电） 50
第三节
多普勒计程仪
五、双波束多普勒计程仪
1.单波束多普勒计程仪存 在的问题:
航海仪器（电）
51
非线性误差
最大测量深度：测深仪的最大量程。 IMO标准：远洋：400m，沿海和内河： 200m，海洋测量：2000m10000m
航海仪器（电）
13
三、回声测深仪主要技术指标
最大测量深度：测深仪的最大量程。
影响最大测量深度的因素是： 发射功率，工作频率，换能器效率，接收灵 敏度。 发射脉冲重复周期决定了最大测量深度，二 者关系为：
第一节 水声基础知识
一、声波 4.声波的分类： 次声波：声源频率低于20Hz； 可闻声波：声源频率介于20Hz20kHz； 超声波：声源频率高于20kHz。
船舶用测深仪的安装和维护
船舶用测深仪的安装和维护摘要：此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。
引言：现代船舶的通信导航设备越来越多，对船舶安全顺畅运营也愈显重要。
能否管好用好船舶通信导航设备直接影响着船舶的航行安全，近年来，在CCS、海事部门检查中因通信设备及其管理中存在的问题较多。
因此本文主要谈谈测量设备，以提高设备使用人员的业务水平。
关键词：测深仪；回声式；换能器；安装注意事项；常见故障；水深模拟器1.测深仪的概述1.1测深仪在航海上的作用测深仪（echosounder）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. 因此,测深仪是一种重要的航海仪器。
1.2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/L OCALS~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。
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换能器
11 航海仪器（电）
第二节 回声测深仪基本原理
三、回声测深仪主要技术指标
最大测量深度 最小测量深度 工作频率 脉冲宽度 脉冲重复频率（或周期） 接受增益等。
12 航海仪器（电）
第二节 回声测深仪基本原理
三、回声测深仪主要技术指标 最大测量深度：测深仪的最大量程。
IMO标准：远洋：400m，沿海和内河： 200m，海洋测量：2000m10000m
2 航海仪器（电）
第一节 水声基础知识
二、声波在海水中传播速度
实际中，海水中的物理常数并不是常 值，将随温度、含盐量和静压力等因素变 化而变化。其中，温度的影响最为显著。
温度、含盐量和静压力等因素变化与 声速的关系如下表：
3 航海仪器（电）
第一节 水声基础知识
二、声波在海水中传播速度
海水的物理状态变化量
7 航海仪器（电）
第二节 回声测深仪原理
测量水深的基本公式； 船用回声测深仪的整机框图、工作概况、
主要性能指标。
8 航海仪器（电）
第二节 回声测深仪基本原理
一、回声测深基本原理
通过测量声波往返 海面 于船底到海底的时 间，利用测深公式 D
计算深度。
h
AB
M H
航海仪器（电）
海底
9
O
第二节 回声测深仪基本原理
近； 屏蔽。
23 航海仪器（电）
第三节 回声测深仪各部分组成
四、显示系统
显示方式 机电显示系统 闪光式 记录式 电气显示系统
数字式 指示式
24 航海仪器（电）
第四节 回声测深仪误差
一、声速误差
设计声速于是几声速不一致引起的测 量误差。
修正公式：
h
cw c0
h0
25 航海仪器（电）
第四节 回声测深仪误差
的作用下，沿外力方向产生相对伸缩性 形变时，将引起其内部电场强度的变化 的上述现象称为电致伸缩效应。
上述现象称为正向电致伸缩效应
20 航海仪器（电）
第三节 回声测深仪各部分组成
二、换能器 4.换能器的指向性：
把声能集中在某一 方向或接收某一方向 回波最大值的特性。
21 航海仪器（电）
第三节 回声测深仪各部分组成
第一节 水声基础知识
一、声波 4.声波的分类： 次声波：声源频率低于20Hz； 可闻声波：声源频率介于20Hz20kHz； 超声波：声源频率高于20kHz。
1 航海仪器（电）
第一节 水声基础知识
二、声波在海水中传播速度
声速只取决于介质的物理常数，而与介质 的振动频率无关。
c
E
1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
K
式中：E为介质的弹性系数； K介质的压缩系数； 为介质的密度.
声速平均增加量（m/s）
温度增加1℃
3.3
含盐量增加1‰
1.5
静 压 力 增 加 110-4Pa （ 水 深 增 加
3.3
100m）
船用水声仪器通常以1500m/s为标准设 计声速。
4 航海仪器（电）
第一节 水声基础知识
三、水中声的传播
2.传播损耗
扩散损耗:由于声能的扩散所引起。
衰减损耗：由于声能的吸收和散射共同作 用的结构。
第三节 回声测深仪各部分组成
一、发射系统
触发器的种类： 机械触发，电磁触发，光电触发，电子触 发
17 航海仪器（电）
第三节 回声测深仪各部分组成
二、换能器
声电能互相转换的器件。
1.分类
从功能上分：发射，接收 从材料上分：
A .磁致伸缩换能器：镍，镍铁合金； B .电致伸缩换能器：钛酸钡，锆钛酸
铅极化后得到压电陶瓷
二、换能器 指向性图
半扩散角：功率为零的夹角的一半。 测深仪及声相关计程仪0为1015。 多普勒计程仪0为1.53。
取决于声波的波长和换能器发射面 的几何尺寸
22 航海仪器（电）
第三节 回声测深仪各部分组成
二、换能器
5.换能器的安装要求
保证船体强度和安全； 换能器发射面水平； 发射面不能涂油漆； 导线要距船首1／21／3船长的龙骨附
13 航海仪器（电）
三、回声测深仪主要技术指标
最大测量深度：测深仪的最大量程。
影响最大测量深度的因素是： 发射功率，工作频率，换能器效率，接收灵
敏度。 发射脉冲重复周期决定了最大测量深度，二
者关系为：
T 2hmax c
T为脉冲重复周期，C为设计声速，hmax为最大 测量深度。
14 航海仪器（电）
二、电机转速误差
电机的额定转速与实际转速不一致引 起的误差。
修正公式：
h
N0 Nw
h0
26 航海仪器（电）
第四节 回声测深仪误差
三、零点误差 零点信号不显示在零米处引起的读数
误差。 修正公式：
h h0 hc
航海仪器（电）
结束
27
28 航海仪器（电）
转盘的转速既是发射触发脉冲 的重复频率。显然，对应不同挡 的量程，其转盘的转速是不相同 的，可通过变速箱进行转换。
第二节 回声测深仪基本原理
三、回声测深仪主要技术指标 最小测量深度：测深仪所能测到的最
小深度。
它是由发射和接收系统的工作质量和参 数所决定的。
发射脉冲宽度决定了最小测量深度：
hmin
C
2
750
15 航海仪器（电）
第三节回声测深仪各部分组成
发射系统 换能器 接收系统 显示系统
16 航海仪器（电）
航海仪器（电）
结束
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第七章 船用计程仪
重点掌握船用计程仪的基本原理，性能指标， 典型产品的结构特点及使用
18 航海仪器（电）
第三节 回声测深仪各部分组成
二、换能器
2.磁换能器的工作原理 磁致伸缩效应：已磁化的铁磁材料在磁场
的作用下，沿磁力线方向产生相应的伸 缩性形变的现象。
上述现象称为正向磁致伸缩效应
19 航海仪器（电）
第三节 回声测深仪各部分组成
二、换能器
3.电换能器： 电致伸缩效应：已极化的介电材料在外力
5 航海仪器（电）
第一节 水声基础知识
三、水中声的传播
3.海底底质对反射的影响
岩石，礁板 平底硬沙 石砾，碎石 淤泥
6 航海仪器（电）
第一节 水声基础知识
三、水中声的传播
4.海洋中的混响 来自所有散射体的散射波的总和构成混响。
分类： 体积混响： 海面混响： 海底混响：
利用某一海层的体积混响测量船速。
一、回声测深基本原理
H hD
式中：H水面至海底的深度；
D为水面置换能器表
AO AM
2
2D
面的距离； h为换能器表面至海
底的距离即测量深
2
2
ct s
D
2 2
度； S为基线； C为标准声速；
10 航海仪器（电）
第二节 回声测深仪基本原理
二、整机构成及工作时序图
显示器
发射系统
接收系统