计程仪的分类
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。
航海学 第一章：坐标、方向与距离
G
Pn90°N
M
O
Q`
0°
P90°S s
2007年6月
JMI
缪克银
§1· 1地球形状、地理坐标和大地坐标系 1·
二、地理坐标
4、地心坐标
地 心 经 度 ：同前面地理经度
地心纬度e： 该点地球椭圆体向径与赤道平面的夹角
第二章
海图
2010年9月
JMI
李红磊
§1· 1地球形状、地理坐标和大地坐标系 1·
一、地球形状：
１、地球的自然表面： 高低不平、非常复杂、不规则的曲面 无法在其上建立坐标以确定距离的度 量、位置的确定、方位的划分等航 海中必须要解决的问题。
2010年9月 JMI 李红磊
§1· 1地球形状、地理坐标和大地坐标系 1·
4、经差与纬差
概 念
经差D：两地经度之代数差；D=2-1 纬差D：两地纬度之代数差。D=2-1 两者均有方向性,其方向的确定与到达点位 于起始点的方向同名
2007年6月
JMI
缪克银
§1· 1地球形状、地理坐标和大地坐标系 1·
二、地理坐标
4、经差与纬差 计算注意事项:
(1)北纬、东经取＋，南纬、西经取－；
航海学
缪克银 李红磊
航海学的研究对象：
“航海学”是航海技术专业的一门主要 专业课程，其主要研究的是有关船舶在海 上航行的航线选择与设计、航行各过程中 船位的测定以及不同条件下船舶安全航行 的基本方法
2010年9月
JMI
李红磊
《航海学》课程的学习内容
基础知识： 地理坐标与大地坐标系、 方向、航向、方位、 航速、航程计算、距离、 航用海图的投影基本原理、 海图识图、海图的分类与使用
工程测量仪器分类
工程测量仪器分类
工程测量仪器是指用于测量工程物体或建筑结构的仪器，可以帮助工程师和建筑师进行精确测量，从而保证工程质量。
根据测量原理和用途的不同，工程测量仪器可以分为以下几类：
1. 坐标测量仪器：包括全站仪、经纬仪、电子定位仪等，主要用于测量建筑物的坐标位置、高程、倾斜等参数。
2. 距离测量仪器：包括测距仪、测距激光仪、测距钢带等，用于测量建筑物的长度、宽度、高度等尺寸参数。
3. 角度测量仪器：包括经纬仪、全站仪、电子水平仪等，主要用于测量建筑物的角度、倾斜度等参数。
4. 强度测量仪器：包括强度计、应变仪等，用于测量建筑结构的强度和变形等参数。
5. 温度测量仪器：包括温度计、红外测温仪等，用于测量建筑物的温度。
以上是工程测量仪器的主要分类，不同的仪器可以根据实际需求选择使用，以保证测量的准确性和精度。
- 1 -。
计程仪
可以通过测定多普勒频移来进行测速
2.单波测速原理
在船底装置一个发射 与接收兼用的换能器, 将超声波发射方向选 择与航速方向成某一 角度θ(一般取60°)向 海底发射超声波 则船速
C V f 2 f o cos
θ Vcos θ
O
V
船舶垂直运动速度对测速的影响
USinθ
U
当船舶具有向前的速度V的 同时具有向上的速度U,此时 向前发射的超声波的频移量 为:
船用计程仪
计程仪简介
电磁计程仪 多普勒计程仪
声相关计程仪
船用计程仪简介
1．用途 :测量船速累计航程 2．计程仪的分类及特点 （1）相对计程仪：测量船舶相对于水的速度和航程的计程仪 (拖曳式、转轮式、水压式和电磁式)
（2）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、声相关计程仪 )
3．IMO对计程仪的要求
（1）显示功能：数字显示器应能显示0.1节，模拟显示器应能 显示0.5节；航程显示应能显示0.1海里。
（2）测量精度：速度误差应不大于航速的5％或0.5节。 （3）在船舶横摇10°，纵摇5°的情况下，仪器能正常工作。
电磁计程仪
1.组成
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
2
声相关计程仪的特点 1垂直发射和接收超声波信号，兼可测水深 （作测深仪用）。 2测量精度不受声速变化的影响，即不受表层 水温和含盐量的影响; 3换能器波束宽度比较宽，以减小摇摆时回波 信号的漏失; 4声相关计程仪工作状态可分为跟踪水层和跟 踪海底两种,跟踪水层时为相对计程仪,跟踪海 底时为绝对计程仪
θ Vcos θ
O
V△f 1=2f0(Vcos -Usin )
计程仪
计程仪-------------------课程设计简介计程仪是用于测量航程的仪器，用于测量航速、累计航程，它和罗经同为航迹推算的基本仪器，在海图上作业就是根据计程仪读数在航线上量取航行距离。
早期船舶上装的是转轮式计程仪，通过测量海水流速，测得船舶航速，再通过计时装置得到航程。
现代船舶上广泛使用电磁计程仪，利用电磁感应原理，测得船舶的航速和航程。
简史航海计程古代用流木法3世纪中国三国时代东吴万震的《南州异物志》记载：在船头把木块投入海中，然后向船尾跑去，其速度要与木块同时从船头到达船尾，以测算航速和航程。
16世纪初荷兰的流木法是用计量流木通过一个船长的时间来核算航速和航程。
稍后，在一个较长的时期内使用沙漏计程法。
此法是利用一个14秒或28秒的沙漏计计时，另以木板一块连接绳索一根，在绳索上等距打结，两结之间称为一节。
如用14秒沙漏计,两结之间距离为23英尺7.5英寸。
观测每14秒内放出的节数,即表示船舶每小时航行的海里数（1海里约等于6076英尺）。
因此,至今船舶航速单位仍称为节（1节=1海里/小时）。
19世纪出现近代计程仪。
后来得到广泛使用的有梅西式和沃克式拖曳计程仪。
20世纪30年代出现萨尔式水压计程仪和契尔尼克夫式转轮计程仪。
50年代出现电磁计程仪。
以上各种计程仪均系测量船舶相对于水的航速和航程，只有根据水的流速和流向加以修正，方能求得船舶相对于水底的航速和航程。
50年代出现的多普勒计程仪和70年代制成的声相关计程仪，在一定水深内可以直接测量船舶相对于水底的航速和航程，使计程仪发展到一个新的水平。
原理和性能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。
航海仪器第20讲 多普勒计程仪原理与应用
参照物
测出得船速、航程
海底
属于绝对速度
工作于这种状态的计程仪
绝对计程仪
DS-50型多普勒计程仪
部分操作要点
G→GOUND
工作方式
W→WATER
A→AUTO
海底跟踪
水多普勒计程仪
部分操作要点
测得对水速度
2
• 在200m跟踪范围内测对地速度，超过200m
• 跟踪范围为200m
多普勒计程仪
原理与应用
课程导入
高精度、多功能的一种计程仪
• 利用声波在两者之间传播过程中
• 存在相对运动导致频率发生了变化
• 通过测出频率变化量
• 测出船舶航行速度的仪器
多普勒计程仪
多普勒计程仪
当声源与接收者接近时
接收者收到声波的频率将升高
当声源与接收者远离时
接收者收到声波的频率将降低
多普勒
效应
3
• 属于六波束系统
课程小结
多普勒计程仪
在根据发射与接收两者之间存在
相对运动频率会发生变化为原理
以双波束进行测量域航行
根据床上安装挤兑波束分为
测量船舶航行速度
消除海水对船舶颠簸的影响
二元
一元
三元
多普勒仪 多普勒仪 多普勒仪
根据跟踪深度来决定是属于相对计程仪还是绝对计程仪
思考题
双波束如何消除海水
二元
多普勒计程仪
个方向进行发射波束
• 可测船舶前进、后退、横向速度
• 可以在二维方向进行测速
多普勒计程仪的分类
属于六波束系统
三元
多普勒计程仪
在船首装置可测前后左右的四波束换能器
在船尾又增添安装一对向船尾左右方向的
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。
4多普勒
声学多普勒计程仪原理
将上式变化一下形式即为： V = Δf×C/(2fTcosθ) 上式就是多普勒计程仪的测速原理公式， 其中C/(2fTcosθ)在计程仪安装好以后为 定值，只要测得回波的多普勒频移Δf， 即可求得航速V。设置航速积分器就可以 求得航速对时间的积分值，即为航程。
影响多普勒计程仪测速精度的因素
船舶上下颠簸的影响 设船舶上下颠簸的速度为U，当U朝上时，单波 束发射与接收回波信号的多普勒频移为： Δf = 2fT/C (Vcosθ-Usinθ) 显然，多普勒频移Δf是由航速V的分量Vcosθ和 上下颠簸的速度U的分量Usinθ共同产生的，而不 是单独由航速V产生的。因此，通过测量多普勒频 移Δf所求的航速V存在误差，这一误差较大，几 乎使测量的航速V没有实际价值。
地磁力分解
上式中的Ψ为地磁水平分力H 与地磁力T之间的夹角，称为磁 倾角(magnetic dip)，磁倾角 有正负之分。在北半球磁倾角 在水平面之下，其符号规定为 正（+）。在南半球磁倾角在水 平面之上，其符号规定为负（）。
Z
T
ψ
H
磁赤道
地球上磁倾角为零的各点的连线称为磁赤 道，它是一条不规则的曲线，南北两磁极的 磁倾角各为-90°和+90°。 在磁赤道上，地磁水平分力H最大而地磁垂 直分力Z为零。在两磁极上，地磁水平分力H 为零而地磁垂直分力Z最大。地磁水平分力H 是磁罗经指北的必须条件之一。
地磁要素求解
水平分量H可以分解为两个正交的分量H1 和H2，分别用两个正交的探头指示。 参考探头分量H1与水平分量H的夹角，即 为磁方位角。
磁方位角的求解
两组正交感应线圈 输出电压二次谐波 求两组电压的反正 切
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。
第一节计程仪的分类
二、多普勒效应： 声源和接收者间有相对运动时，接收者收到的
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 fRf0cf0
V
fR
（.一次多普勒效应）
运动发 射者
f0
章船用计程仪
节 计程仪的分类
一、计程仪的种类
拖曳式和转轮式
电磁式
多普勒式
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。cຫໍສະໝຸດ uusinv
五、双波束多普勒计程仪
双波束多普勒计程仪的测速原理
f fF fA
2f0vcos 2f0vcos
c
c
v
4fvcos0
c
双波束多普勒计程仪的优点
f fF fA
2f0vco susin2f0vco susin
七、型多普勒计程仪简介：
.主要特点： （）可工作于“ 海底跟踪”、“海层 跟踪”和“自动跟踪”三种工作方式 。
（）能同时测量船舶纵向前、后及横移 速度 。
（）浅水（最小达到船底下）测量也有较高的 测量精度；在～的水深范围内可精测对地的速 度，超过则计程仪自动转换为测量对水的速 度。
（）可以兼测水深。
c
c
4f0vcos
c
usin usin
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。
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
里程计概念
里程计概念
摘要：
一、里程计概念简介
1.里程计定义
2.里程计的作用
3.里程计的种类
二、里程计的工作原理
1.机械里程计
2.电子里程计
3.光学里程计
三、里程计的应用领域
1.汽车行业
2.航空航天领域
3.机器人技术
4.其他领域
四、里程计的发展趋势
1.高精度化
2.集成化
3.智能化
正文：
里程计是一种用于测量物体移动距离的装置，广泛应用于各种交通工具、
工业设备以及科研领域。
里程计的主要作用是提供准确的运动距离数据，以便于对设备的工作状态、能耗以及行程进行监控和管理。
根据工作原理的不同，里程计可分为机械里程计、电子里程计和光学里程计等。
其中，机械里程计主要通过机械结构的运动来测量距离，例如汽车轮胎上的刻度。
电子里程计则是利用电子传感器、微处理器等电子元件来测量物体的移动距离。
光学里程计则是通过测量物体在一定时间内通过特定光栅的数量来计算距离。
在应用领域方面，里程计在汽车行业中得到了广泛的应用，如用于行车电脑、里程表等。
此外，里程计还在航空航天领域中用于飞行器的导航系统，以及在机器人技术中用于导航和路径规划。
除了这些领域，里程计还在许多其他领域发挥着重要作用，如物流、地理信息系统等。
随着科技的不断发展，里程计也在不断地进步。
未来的里程计将朝着高精度、集成化和智能化的方向发展。
高精度里程计可以提供更准确的数据，提高设备的工作效率。
集成化里程计则可以将里程计与其他传感器和处理器集成在一起，减小设备体积，降低成本。
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。
2016-2017年工程测量仪器的种类有哪些（总结）
工程测量仪器的种类有哪些测量仪器仪表包含广义的范围，电子测量仪器、工程测量仪器都包含其中，工程测量仪器是工程建设的规划设计、施工及经营管理阶段进行测量工作所需用的各种定向、测距、测角、测高、测图以及摄影测量等方面的仪器。
工程测量仪器种类主要有以下几种：经纬仪：测量水平角和竖直角的仪器。
由望远镜、水平度盘与垂直度盘和基座等部件组成。
按读数设备分为游标经纬仪、光学经纬仪和电子（自动显示）经纬仪。
经纬仪广泛用于控制、地形和施工放样等测量。
中国经纬仪系列有:DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15、DJ60六个型号(“DJ”表示“大地测量经纬仪”,“07、1、2、……”分别为该类仪器以秒为单位表示的一测回水平方向的中误差)。
在经纬仪上附有专用配件时,可组成：激光经纬仪、坡面经纬仪等。
此外，还有专用的陀螺经纬仪、矿山经纬仪、摄影经纬仪等。
水准仪：测量两点间高差的仪器。
由望远镜、水准器(或补偿器)和基座等部件组成。
按构造分：定镜水准仪、转镜水准仪、微倾水准仪、自动安平水准仪。
水准仪广泛用于控制、地形和施工放样等测量工作。
中国水准仪的系列标准有：DS05、DS1、DS3、DS10、DS20等型号(“DS”表示“大地测量水准仪”,“05、1、3、……”分别为该类仪器以毫米为单位表示的每公里水准测量高差中数的偶然中误差)。
在水准仪上附有专用配件时,可组成激光水准仪。
平板仪：地面人工测绘大比例尺地形图的主要仪器。
由照准仪、平板和支架等部件组成。
在照准仪上附加电磁波测距装置，可使作业更为方便迅速。
电磁波测距仪：应用电磁波运载测距信号测量两点间距离的仪器。
测程在5～20公里的称为中程测距仪,测程在5公里之内的为短程测距仪。
精度一般为5mm+5ppm，具有小型、轻便、精度高等特点。
60年代以来，测距仪发展迅速。
近年来，生产的双色精密光电测距仪精度已达0.1mm+0.1ppm。
电磁波测距仪已广泛用于控制、地形和施工放样等测量中，成倍的提高了外业工作效率和量距精度。
航海仪器9
1、叙述目前船用计程仪的分类及各类型计程仪的特点。
按测量参考坐标系分类：
(1)相对计程仪：所测量的航速和累计的航程均系船舶相对于水而言。
（2）绝对计程仪：在一定水深范围内是直接测量船舶相对于海底的速度，并累计船舶实际行驶过的航程。
2、试画图分析双波束多普勒计程仪的测速原理，并推导其航速表达式。
在船底O 处装有两对收发兼用的换能器，分别向船首前下方海底和船尾后下方海底发射和接收超声波。
它们的波束俯角均为θ（通常与船舶龙骨的夹角为60°），发射超声波的频率为f 0。
假设船舶航速为V ， 沿波束轴线OG F 和OG A 方向的航速分量均为 V Cos θ 。
朝船首向波束的多普勒频移为：
)(201θθuSin vCos C
f f -=∆ 朝船尾向波束的多普勒频移为： )(202θθuSin vCos C f f --=
∆ 将朝船首向的频移减去朝船尾向的频移，则得：
C
vCos f f f f θ0214=∆-∆=∆ 由上式便可求出船舶航速V ，其表达式为：
f Cos f C v ∆=θ04
3、试述声相关计程仪的概念及其特点。
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计程仪。
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。
工程测量仪器的种类有哪些
工程测量仪器的种类有哪些测量仪器仪表包含广义的范围，电子测量仪器、工程测量仪器都包含其中，工程测量仪器是工程建设的规划设计、施工及经营管理阶段进行测量工作所需用的各种定向、测距、测角、测高、测图以及摄影测量等方面的仪器。
工程测量仪器种类主要有以下几种：经纬仪：测量水平角和竖直角的仪器。
由望远镜、水平度盘与垂直度盘和基座等部件组成。
按读数设备分为游标经纬仪、光学经纬仪和电子（自动显示）经纬仪。
经纬仪广泛用于控制、地形和施工放样等测量。
中国经纬仪系列有:DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15、DJ60六个型号(“DJ”表示“大地测量经纬仪”,“07、1、2、……”分别为该类仪器以秒为单位表示的一测回水平方向的中误差)。
在经纬仪上附有专用配件时,可组成：激光经纬仪、坡面经纬仪等。
此外，还有专用的陀螺经纬仪、矿山经纬仪、摄影经纬仪等。
水准仪：测量两点间高差的仪器。
由望远镜、水准器(或补偿器)和基座等部件组成。
按构造分：定镜水准仪、转镜水准仪、微倾水准仪、自动安平水准仪。
水准仪广泛用于控制、地形和施工放样等测量工作。
中国水准仪的系列标准有：DS05、DS1、DS3、DS10、DS20等型号(“DS”表示“大地测量水准仪”,“05、1、3、……”分别为该类仪器以毫米为单位表示的每公里水准测量高差中数的偶然中误差)。
在水准仪上附有专用配件时,可组成激光水准仪。
平板仪：地面人工测绘大比例尺地形图的主要仪器。
由照准仪、平板和支架等部件组成。
在照准仪上附加电磁波测距装置，可使作业更为方便迅速。
电磁波测距仪：应用电磁波运载测距信号测量两点间距离的仪器。
测程在5～20公里的称为中程测距仪,测程在5公里之内的为短程测距仪。
精度一般为5mm+5ppm，具有小型、轻便、精度高等特点。
60年代以来，测距仪发展迅速。
近年来，生产的双色精密光电测距仪精度已达0.1mm+0.1ppm。
电磁波测距仪已广泛用于控制、地形和施工放样等测量中，成倍的提高了外业工作效率和量距精度。
里程计概念
里程计概念摘要：1.里程计的定义与概念2.里程计的类型与原理3.里程计的应用领域4.里程计的发展趋势正文：【里程计的定义与概念】里程计，顾名思义，是一种用于测量车辆行驶里程的仪器。
它广泛应用于各种汽车、公交车、出租车等机动车辆，以及自行车、电动车等非机动车辆。
里程计可以帮助驾驶员、车主以及相关企业实时掌握车辆的行驶距离，从而为车辆保养、维修、报销等提供依据。
【里程计的类型与原理】根据工作原理和结构特点，里程计可分为机械式里程计和电子式里程计两大类。
1.机械式里程计：机械式里程计主要由速度表和计数器两部分组成。
速度表通过传动装置与车轮连接，根据车轮的转速计算车辆的行驶速度。
计数器则通过一个齿轮装置与速度表连接，根据车轮的转数计算行驶距离。
2.电子式里程计：电子式里程计主要由传感器、处理器和显示器三部分组成。
传感器通常安装在车轮附近，用于检测车轮的转速。
处理器根据传感器采集的数据计算车辆的行驶速度和距离。
显示器则将计算结果以数字形式显示给驾驶员。
【里程计的应用领域】里程计在交通运输领域具有广泛的应用，包括：1.汽车制造与销售：汽车厂商和经销商需要对车辆的行驶里程进行检测，以便为客户提供准确的保养建议和车辆评估。
2.公共交通管理：公交车、出租车等公共交通工具需要对行驶里程进行实时监控，以便合理安排车辆调度、保养和维修。
3.物流与配送：货运公司和配送企业需要对车辆的行驶里程进行跟踪，以便提高运输效率、降低运营成本。
4.政府监管与执法：政府部门需要对车辆的行驶里程进行监管，以便查处非法营运、偷逃税费等行为。
【里程计的发展趋势】随着科技的发展和市场需求的变化，里程计正朝着智能化、集成化、网络化的方向发展。
工程测量仪器的种类有哪些
工程测量仪器的种类有哪些测量仪器仪表包含广义的范围，电子测量仪器、工程测量仪器都包含其中，工程测量仪器是工程建设的规划设计、施工及经营管理阶段进行测量工作所需用的各种定向、测距、测角、测高、测图以及摄影测量等方面的仪器。
工程测量仪器种类主要有以下几种：经纬仪：测量水平角和竖直角的仪器。
由望远镜、水平度盘与垂直度盘和基座等部件组成。
按读数设备分为游标经纬仪、光学经纬仪和电子（自动显示）经纬仪。
经纬仪广泛用于控制、地形和施工放样等测量。
中国经纬仪系列有:DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15、DJ60六个型号(“DJ”表示“大地测量经纬仪”,“07、1、2、……”分别为该类仪器以秒为单位表示的一测回水平方向的中误差)。
在经纬仪上附有专用配件时,可组成：激光经纬仪、坡面经纬仪等。
此外，还有专用的陀螺经纬仪、矿山经纬仪、摄影经纬仪等。
水准仪：测量两点间高差的仪器。
由望远镜、水准器(或补偿器)和基座等部件组成。
按构造分：定镜水准仪、转镜水准仪、微倾水准仪、自动安平水准仪。
水准仪广泛用于控制、地形和施工放样等测量工作。
中国水准仪的系列标准有：DS05、DS1、DS3、DS10、DS20等型号(“DS”表示“大地测量水准仪”,“05、1、3、……”分别为该类仪器以毫米为单位表示的每公里水准测量高差中数的偶然中误差)。
在水准仪上附有专用配件时,可组成激光水准仪。
平板仪：地面人工测绘大比例尺地形图的主要仪器。
由照准仪、平板和支架等部件组成。
在照准仪上附加电磁波测距装置，可使作业更为方便迅速。
电磁波测距仪：应用电磁波运载测距信号测量两点间距离的仪器。
测程在5～20公里的称为中程测距仪,测程在5公里之内的为短程测距仪。
精度一般为5mm+5ppm，具有小型、轻便、精度高等特点。
60年代以来，测距仪发展迅速。
近年来，生产的双色精密光电测距仪精度已达0.1mm+0.1ppm。
电磁波测距仪已广泛用于控制、地形和施工放样等测量中，成倍的提高了外业工作效率和量距精度。
里程计概念
里程计概念摘要：一、里程计概念简介1.里程计的定义2.里程计的作用3.里程计的分类二、里程计的工作原理1.机械里程计2.电子里程计3.光学里程计三、里程计的应用领域1.汽车行业2.航空航天领域3.机器人技术4.其他领域四、里程计的发展趋势1.高精度化2.集成化3.智能化正文：里程计是一种用于测量和记录物体移动距离的设备，广泛应用于各个领域。
本文将对里程计的概念、工作原理、应用领域及发展趋势进行详细介绍。
一、里程计概念简介里程计是一种测量物体移动距离的仪器，通常由传感器、数据处理单元和显示器等部分组成。
根据测量原理和应用领域的不同，里程计可以分为机械里程计、电子里程计和光学里程计等。
二、里程计的工作原理1.机械里程计：通过机械结构的相对运动来测量距离，如齿轮、皮带等。
2.电子里程计：利用电磁感应、霍尔效应等原理，将物体的移动距离转换为电信号进行测量。
3.光学里程计：通过光电传感器等光学元件，将物体的移动距离转换为光电信号进行测量。
三、里程计的应用领域1.汽车行业：用于汽车行驶里程的记录，以便了解汽车的使用情况和制定保养计划。
2.航空航天领域：用于飞行器、卫星等航天器的运动轨迹测量，确保航行安全。
3.机器人技术：用于机器人移动距离的测量，以实现自主导航和路径规划等功能。
4.其他领域：如物流、农业、工程机械等，用于各种移动设备的距离测量。
四、里程计的发展趋势1.高精度化：随着科技的进步，对里程计精度的要求越来越高，高精度里程计在各个领域的应用将更加广泛。
2.集成化：为了降低成本和提高系统可靠性，里程计将与其他传感器和处理器集成在一起，形成多功能一体化系统。
3.智能化：结合人工智能技术，里程计将具备自主学习、智能判断等能力，为各种应用场景提供更加智能化的解决方案。
总之，里程计作为一种重要的测量设备，其应用领域和市场需求不断增长。
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三、SAL-R1型声相关计程仪简介：
海底阀 及换能器
电子箱
速度指示器
200P/NM或20 000P/NM
图7-12
SAL 数字速度/航程显示器
▼▲
航海仪器（电） 20
DDiisstatncae nce
Keel
ClCeKleaaraernceaelnce
DIMMER
UNIT SET
图7-9
POWER
第四节 声相关计程仪
一、测速原理
一、测速原理
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。
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 的频率与声源发射频率不同的现象。
（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 。
（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
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。
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 。
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。
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
u
usin f0 v
vcos
五、双波束多普勒计程仪 ❖ 双波束多普勒计程仪的测速原理
f0
v
❖ 双波束多普勒计程仪的优点
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
三、多普勒频移 接收频率与发射频率的差值。
多普勒频移的计算：
固定接 收者
fR
V （A.一次多普勒效应）
运动发 射者
f0
固定反 射者
V （B.二次多普勒效应）
运动的 发射和 接收者
f0 /fR
四、单波束多普勒计程仪
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