测深仪工作原理
测深仪 (3)修改后.
研究背景
回声测深仪是测量超声 波信号自发射经水底反射至 接收的时间间隔，以确定舰 船所在海域的水深的一种水 声仪器，即测量船底到海底 之间的距离。
在航海上，回声测深的用途是：舰船在情况不明的海 域或狭窄水道航行时，用测量水深确保舰船安全航行；在 能见度不良或其它导航仪器失效时，用测量水深来辨认船 位；为海域水深精密测量，提供确保舰船安全航行的资料
引起不稳定的原因：
船舶电源电压和频率不稳定；时间电机故障或调速装置失调。
误差修正： ➢ 在时间电机无故障的情况下调整时间电机的调速机构。 ➢ 时间电机转速误差调整公式为：
实际水深=﹙电机额定转速／电机实际转速﹚×显示水深
（四）基线误差
是指发射换能器与接受换能器之间的距离大小引起的测量误差。
实际设计测深仪时，我们均按h=0.5Ct来计算测量深度，（0.5S）² 项被忽略掉，故产生了基线误差，测量水深越深，基线误差就越小。
注意： 水温每增加1℃，声速增加3.3米/秒；含盐度每增加1‰， 声速增加15米/秒。
修正分析： 声速误差修正公式为 实际水深=﹙实际声速／标准声速﹚×显示水深
当实际声速大于标准声速时，则实际深度要大于显示深 度；反之，则实际深度小于显示深度。
（二）零位误差
是指闪光式和记录式测深仪超声波发射时不在刻度 尺的零位发射而产生的误差
1 ct 2
750t
二、测深仪测量误差的分类及修正分析 声速误差 零位误差
时间电机转速误差 基 线误差
（一）声速误差
是指超声波在海水中传播的实际速度与标准（设计）速度 (1500m/s)不同而产生的误差。
海水中声速传播速度的经验公式：
Ｃ＝1450+4.12Ｔ-0.037Ｔ2 +1.14(τ -35)+0.0175Ｄ （Ｔ：海水表面温度； τ：含盐量； Ｄ：海水深度。）
超声波测深仪的原理及应用
主要性能指标：
• • • • • • • • •
1测深范围： 0.5~640m 分辨率： 0.1m 精度： ±0.5% 工作频率：33KHz，40KHz，50KHz，200KHz 或（仅Bathy-500DF）33/210KHz，50/210KHz 声脉冲功率： 最大600W 图形记录： 热敏打印 数据接口： RS-232或RS-422，兼容 Hypack™和Hydro™系统 电源： 11~30VDC，115/230VAC，20W 尺寸、重量： 高×宽×深=48×44.5×23cm3， 16㎏（包括一只200 KHz换能器）
3
4、1、扩散衰减
扩散衰减指声波传播中因波阵面的面积扩大 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。一般情况下传播距离每增加一倍，则声强损 失6dB。 测深仪接收到的声波其传播距离实际上是水 深的两倍，衰减很大，通常接收机都设有时间增 益控制（Time Varied Gain简称TVG）电路来补 偿信号的扩散衰减。
将电能转换为声能向水中辐射， 或将接收的水声信号转换成电能 信号进行检测的器件。
22、换能器阵 Transducer Array
将一定数量的换能器按某 种方式排列组成的基阵。
23、水听器 Hydrophone
又称水声接收机 （Underwater Sound Receiver）， 即用来接收水声信号的换能器。
2、声功率 Sound Power
单位时间内通过某一面积的声能
3、声反射 Acoustic Reflection
声波入射到两种媒质 之间的分界面上引起褶回 的过程
4、声折射 Acoustic Refraction
因媒质中声速的空间 变化而引起的声波传播方 向改变的过程。
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
航海仪器课件：第二章 回声测深仪
二、回声测深仪整机方框图及工作过程
触发脉冲
发射系统
电磁脉冲 发射换能器
超声波脉冲
显示器
电源
接收系统 接收脉冲 放大、滤波
接收换能器
超声波脉冲
显示器：产生触发脉冲（即指令） 、下令发射、产生零 点信号、计时、计算和显示水深。 （是整机的指挥中心） 发射系统（推动器）：（在触发脉冲控制下）产生电振荡
脉冲推动发射换能器工作
一定的影响。
1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ声速误差： 实际声速与设计声速不符所引起的测量深度的 误差。
回声测深仪的设计声速是取标准声速1500m/s的，而实际声 速并非恒定值，它随着海水温度、含盐量和静压力的变化而变 化，因此，回声测深仪的声速误差是不可避免的。
商船的声速误差一般无须进行修正，但驾驶员在声速变化显 著的航区航行时，应加以留意。如船舶从海洋驶入内河航行时， 可能因含盐量变化引起实际声速小于标准声速而导致显示深度 大于实际水深，从而影响船舶安全航行。
2.1水声学基础
一、声波及其物理特性
[声波产生的条件]
声源+弹性介质
[声波的种类]
1.次声波：小于20Hz
2.可闻声波：20Hz~20 kHz
3.超声波：20 kHz~200kHz
［超声波优点］
1可避免可闻声波的干扰 2可减小换能器的尺寸
3指向性好
4穿透力强
5反射性好。
注:测深仪频率通常为2OkHz -60kHz
[分类] 以镍或镍铁合金为材料的磁致伸缩换能器;以钛酸钡或
锆钛酸铅等压电陶瓷为材料的电致伸缩换能器 （基于磁、电伸缩效应实现声、电能的相互转换） 目前的磁换能器具有不易受海水腐蚀且加工容易等特点。
实际使用时，必须对新的或长期不用的磁换能器事先通 以直流电充磁，以获得较高的磁伸缩效应。 由于锆钛酸铅材料来源丰富、成本低、性能优良、稳定 性好，所以电换能器使用极为普遍。
SDE-230测深仪操作说明
金属材质、开圆孔，便于沉入水中， 直径50公分左右即可，过大不方便携 带，过小影响比对效果；
钢丝测绳（或者铁链都行），有 刻度标记，用于识别比对板下放深度。
1）当进行声速校对时，要使SDE-230控制软件处于测深状态，将声速比 对板放入水中，置于换能器正下方，在SDE-230控制软件中选择『设置』 →『参数设置』，进入『测量设置』界面，在『测量设置』界面，点击 『校正』，进入『声速校正』界面。
原始测量数据（ 数据）
Ln-h.dat (高程数据)
Ln-d.dat (水深数据)
①
采
南方CASS格
集 水
式文件
深
（ln.dat数据）
取
样
采集水深取样数据（ln.dep 数据）
② 综合改正输出
4） 测量成果输出成图（在CASS软件中进行）
声速比对操作方法
由水深测量的原理可知，测量时只有使用准确的声速值，才能保证测量水 深的准确性；高精度的声速测量要用到声速仪等专业测量仪器，一般的测量客 户，可以使用声速比对板，通过SDE-230软件中的声速校正功能来求算声速。
『注册测深仪』：选中后弹出测深仪注册界面，按照提示， 正确输入注册码，点击“注册”可完成测深仪注册。
『设备信息』：选中后弹出设备信息界面，可以 查看测深仪磁盘空间信息、测深仪硬件信息，包 括机号、注册剩余时间、固件版本等信息。
§起始增益：将接收增益在0dB基础上全程提 高，增加放大倍数。
§复杂水域测量：“复杂水域测量”功能是 能用于河道落差大、水流湍急、含沙量大、 水域浑浊时作为性能补偿，在这类水域中测 量时可以选择“开”来补偿测深仪的抗干扰 性能。
§时间门限：将接收增益控制在一定的范围内， 此范围随水深值得变化而变化。锁定回波信号， 滤除回波信号范围外的接收信号。
海洋水深测量仪器在测量水质与生态参数中的应用
海洋水深测量仪器在测量水质与生态参数中的应用概述：海洋是地球上最广阔的生态系统之一，其中水深是海洋环境的重要参数之一。
水深的准确测量对于海洋科学研究、环境保护和资源开发具有重要意义。
海洋水深测量仪器是一种用于测量海洋水深的设备，它不仅能提供准确的水深信息，还可以通过测量其他水质和生态参数来拓展其应用。
一、海洋水深测量仪器及其测量原理1.声呐测深仪声呐测深仪是一种利用声波传播速度来测量水深的仪器。
它通过发射声波信号并记录信号的回波时间，根据声速和时间之间的关系计算出水深。
声呐测深仪具有测量快速、成本低廉的优势，但其测量范围受限于声波传播速度和反射情况。
2.多波束测深仪多波束测深仪是近年来发展起来的一种高精度的水深测量仪器。
它利用多个声源和接收器发射和接收多个声波束，根据声波的时间和幅度信息来计算水深。
多波束测深仪具有高精度、多参数测量以及大范围测量的优势，被广泛应用于海洋科学研究和海底地形测绘。
3.卫星测高仪卫星测高仪是一种通过测量卫星与地球表面之间的距离来计算海洋水深的仪器。
它利用雷达波束向地面发射并接收回波，通过测量回波的时间和频率等参数来计算出水深。
卫星测高仪具有大范围测量、高精度以及全球覆盖能力的特点，被广泛用于海洋水深监测和海洋地质调查。
二、水质参数的测量与分析除了水深，海洋水质参数的测量对于了解海洋生态系统的健康状况以及环境污染的程度至关重要。
海洋水深测量仪器可以结合其他传感器和仪器来测量和分析水质参数，为海洋环境的管理和保护提供有效手段。
1.温度和盐度温度和盐度是描述海洋水体性质的重要参数，它们直接影响海洋环流、生物生态和化学过程。
海洋水深测量仪器可以配备温度和盐度传感器，通过连续测量水体的温度和盐度变化，揭示海洋环境的变化趋势和其与其他参数之间的关系。
2.溶解氧溶解氧是海洋生态系统中维持生物生存的重要因子，同时也是评估水体富氧程度和污染状况的指标之一。
海洋水深测量仪器可以配备溶解氧传感器，实时测量海水中的溶解氧含量，为了解海洋富氧状况和预测潮间带生态系统的健康提供重要数据。
探讨测深仪在城市河道测绘中的应用
探讨测深仪在城市河道测绘中的应用为保证地形测量精度，应适当控制测量船速，外接姿态测量系统，进行测船姿态改正，从而提高平面与水深测量精度。
深水条件测量必须监视测量水体水温，特别是水温跃层，若存在水温跃层时，水深应分层改正。
一、测深仪的原理1.回声测深原理。
回声测深是一种利用声波在水中的传播特性来进行水深测量的技术。
在均匀介质中声波传播为匀速直线传播，在不同介面则上会发生反射，正是基于此原理，选择了对于水的穿透能力最佳并且频率位于1500Hz附近的超声波作为从水面垂直向水底进行发射的声信号，通过从声波发射到信号返回的时间间隔模拟或直接计算，来进行水体深度的测定。
2.多波束测深原理。
多波束测深系统，正是在回声测深仪基础上所发展起来的。
它能在和航迹垂直的平面内一次性测定上百个测深点水深值，从而获得一条一定宽度的全覆盖的水深条带，从而精确快速地测出沿航线一定宽度范围内水下目标的大小、形状和高低变化，这样就能比较可靠地描绘出水下地形地貌的精细特征。
二、測深技术要求1.一般规定。
在测量水深前应先检查平面控制点，校对基准面和水尺零点或自记水位计零点的关系。
测量中应采用有模拟记录的单波束或多波束的回声测深仪，在浅水区测探宜采用测深锤或测深杆。
测深应在风浪较小时进行。
测深定位点点位中误差，应该满足限差要求：测图比例>1：5000时，限差不应大于图上1.5mm；比例≤1：5000时限差不大于图上1.0mm。
在忽略平面位移情况下，水深测量的深度误差要求：当水深H≤20m，限差±0.2m：当水深H≥20m，限差±0.01h。
航道测量中要按照内河、沿海的实际需要及水深变化进行基本测量和检查测量或维护性测量。
对沿海航道来说，基本测量周期为3-8年，内河航道则为10-15年。
对于测区内有变化的沿海航道以及港区应定期进行航道检查测量。
检测周期按年、季、月、旬进行划分，内河维护性测量则应按照航道的实际变化进行。
航海仪器测深仪原理与应用介绍
03 测深仪在水下考古中的优势： 快速、准确、高效地获取水 下地形信息
04 测深仪在水下考古中的局限 性：受水下环境影响，测量 精度可能受到影响
3
测深仪发展
技术进步
01 声纳技术的发展：提高了测深仪 的测量精度和范围
02 数字信号处理技术的应用：提高 了测深仪的数据处理速度和精度
03 卫星导航技术的应用：提高了测 深仪的定位精度和实时性
04 集成电路技术的发展：提高了测 深仪的集成度和可靠性
应用领域拓展
01
海洋资源勘探： 海底地形、地 质构造、矿产
资源等
04
海洋安全：海 上救援、防灾 减灾、海洋执
法等
02
海洋工程：港 口建设、海底 管道、海底电
缆等
05
科学研究：海 洋生物、海洋 化学、海洋物
理等
03
海洋环境监测： 海洋污染、海 洋生态、海洋
激光发射器： 产生激光脉冲
02
激光接收器： 接收反射回来 的激光脉冲
03
时间测量：计 算激光脉冲从 发射到接收的 时间
04
距离计算：根 据时间测量结 果，计算激光 脉冲的飞行距 离，从而得到 水深信息
2
测深仪应用
海洋测绘
测深仪在海洋测绘中的应用 测深仪在海底地形测量中的应用
测深仪在海洋资源勘探中的应用 测深仪在海洋环境监测中的应用
03
声波测深仪的精度 和分辨率取决于声 波的频率和波长。
电磁波测深原理
电磁波测深仪 通过发射和接 收电磁波来测 量水深
01
测深仪通过测 量电磁波在水 中的传播时间 来计算水深
03
02
电磁波在水 中传播时， 其速度与水 深有关
多波束测深仪工作原理
多波束测深仪工作原理多波束测深仪是一种先进的测深设备，它能够高效地获取水下物体的深度信息，广泛应用于海洋、航海、海洋地质、石油勘探等领域。
多波束测深仪的工作原理主要基于声学测量，具有高精度、高效率、高可靠性等优点。
本文将详细探讨多波束测深仪的工作原理及其应用。
多波束测深仪利用声波的传播规律测定水下物体的位置和深度。
它是一种利用多个发射元件、接收元件和处理系统的测深设备，通过同时发射多个声波束并接收水下反射的信号，计算出声波的传播时间并通过算法对其进行处理，从而实现对水下物体深度、距离和形状的测量。
具体原理如下：1.声波的传播声波是由介质中微小振动引起的机械波，传播过程中存在反射、折射等现象。
在水下环境中，声波速度与水温、盐度、水压等因素有关。
多波束测深仪发射电磁脉冲，电磁脉冲作用在传感器上，形成机械振动，从而发出声波。
声波在水中的传播速度较快，可以达到1500至1700米/秒，而且可以在水下传播几百公里甚至几千公里。
2.声波的反射声波在碰到不同介质界面时会发生反射现象。
这种反射现象类似于镜面反射，也就是说，声波在碰到任何物体的表面时，都会以相同的角度反射回来。
当声波遇到水下障碍物时，会被反射回来，反射的信号被多波束测深仪接收，从而可以计算出水下物体的深度。
3.多波束测深仪的发射与接收多波束测深仪的发射与接收单元是测深仪的核心部分。
发射单元发射一组波束，每个波束都有一定的角度和深度。
发射单元发射的波束，由接收单元接收并记录。
接收单元接收的信号包括每个发射单元所发射的波束，记录下发射每个波束所花费的时间。
通过这些信号，测深仪可以计算出水下物体的位置和深度。
4.多波束测深仪的处理和显示多波束测深仪接收到声波信号后，产生的原始数据需要通过算法处理才能得到可视化的图像和数字化信息。
多波束测深仪的处理和显示单元可以将接收的信息进行处理，并以三维形式展示出来。
通过观察三维图像，可以很容易地了解水下物体的深度、形状和位置。
测深仪工作原理
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2 我国采用的计算公式：C =1450+4.06t-0.0366t+1.137(σ?35)+···2 国际威尔逊计算公式：C =1449.2+4.623t-0.0546t+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——————————————————————————————————————————————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。
测深仪的原理和应用
测深仪的原理和应用1. 测深仪的原理测深仪是一种用来测量水深或液体深度的仪器。
它基于水的电导率原理来工作，通过测量水体的电导率来确定深度。
以下是测深仪的原理：•电导率：水的电导率是指水中溶解物质的离子浓度。
在淡水中，导电性通常很低，而在含有溶解物质的水中，电导率会增加。
测深仪利用这一特性来确定水深。
•传感器：测深仪通常配备了一个水中电导率传感器，用于测量水体的电导率。
传感器将电导率转换为电信号，并传输到仪器的显示屏上。
•校准：测深仪在使用之前需要进行校准。
校准可以通过将测深仪浸入已知深度的水中来完成。
•计算：测深仪通过测量水体的电导率，并结合校准数据，计算出水的深度。
计算结果将显示在仪器的显示屏上。
2. 测深仪的应用测深仪在许多领域中被广泛应用。
以下是一些测深仪的应用场景：2.1 水产养殖在水产养殖中，测深仪被用来确定水体的深度，以便更好地管理和控制水质。
通过测量水深，鱼类养殖者可以掌握水体的深度分布情况，了解水体中的氧气和养分含量，并根据不同鱼类的需求进行适当的调控。
2.2 水利工程在水利工程中，测深仪用于确定河流、湖泊和水库等水体的深度。
这对于水资源管理和污染控制非常重要。
测深仪可以帮助工程师确定水体的容积和流量，从而有助于规划和设计水利工程项目。
2.3 海洋调查在海洋科学和海洋调查中，测深仪被用来测量海洋的深度。
这对于海底地理研究、海洋生物学和海洋资源勘探非常重要。
测深仪可以帮助科学家了解海洋的地貌特征、海底生态系统和海洋资源的分布情况。
2.4 水下探测测深仪还被广泛应用于水下探测工作。
它可以帮助潜水员确定水下物体的深度和位置。
在潜水工作中，测深仪可以帮助潜水员避免撞到障碍物，并有效规划和执行潜水任务。
2.5 水上运输在航运和船舶领域，测深仪常用于测量航道和港口的水深。
这对于确保船只的航行安全非常重要。
通过准确测量水深，船舶可以确定安全航道或避开浅水区，以防止搁浅事故的发生。
3. 总结测深仪是一种基于水的电导率原理的仪器，用于测量水深或液体深度。
测深仪工作原理与安装
• 生物噪音产生的包括水生物，例如虾、 鱼和鲸，成群的贝类和甲壳类动物的 运动也会造成非常大的噪声
测深器具介绍
在水深测量中，常用的测深器具有三种：
测深锤、测深杆和测深仪．
在水域面积大、水深流急、水下 地形复杂的情况下．通常使用测深仪 进行水深测量， 如航道水深测量、海 图水深测量，港口水深测量等。
1560 1540 1520 1500 1480 1460 1440 1420 1400 0 5 10 15 20 25 30 35 Temperature (degrees C) 0 ppt 5 ppt 10 ppt 15 ppt 20 ppt 25 ppt 30 ppt 35 ppt
Velocity (m/sec)
单波束换能器安装介绍
单频换能器
双频换能器
船侧安装图解
船底安装图解
多通道测深仪安装图解
多通道换能器安装图解
以6通道为例，换能器安 装的间距要根据换能器的波束 角和测区的水深来确定，确保 每个波束之间有适当的重叠， 如果换能器的波束角为a度， 水深为z米，则换能器的间距 为：
d= 2z * tag(a/2)
• 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。
• 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。
测深仪的分类
• 测深仪的种类、型号很多，常见的有 记录式、数字式的测深仪，除此之外， 还有双频测深仪、大面积扫描测深仪、 多波束测深仪。由于微电子技术的飞 跃发展，以微机处理为中心的控制技 术、数据处理技术．也已应用到测深 仪技术之中．
测水深的仪器工作原理
测水深的仪器工作原理
测水深的仪器工作原理基于声波的传播速度和回波时间来进行测量。
通常情况下，测水深的仪器使用声纳原理。
该仪器通过发出一个声波信号，待声波信号传播到水底并被海底反射后，将回波接收并计算声波传播的时间差，从而确定水深。
具体的工作原理如下：
1. 发射声波信号：仪器通过发射器产生声波信号。
2. 声波传播：发射后的声波信号在水中传播，向下穿过水面直至达到水底。
3. 海底反射：一旦声波信号到达水底，它将被海底表面反射回来。
4. 回波接收：仪器上的接收器会接收到被反射回来的声波信号。
5. 时间测量：接收到回波的时间会被精确测量。
测得的时间差是声波从仪器发射到回波被接收的时间。
6. 计算水深：根据声波的传播速度和时间差，计算出水深。
声波在水中传播的速度是已知的，因此根据时间差可以推算出水深的数值。
测水深仪器可通过不同的工作原理来实现，例如多束或单束声波发射和接收，多角度测距等方式，但总体上基于声波传播和回波时间差来测量水深的原理是相似的。
测深仪的原理及应用
测深仪的原理及应用1. 深度测量技术的介绍深度测量技术是一种用于测量液体或固体的深度的常用方法。
在许多实际应用中，需要准确确定物体的深度以便进行适当的控制和操作。
深度测量技术可以广泛应用于地质勘探、水文学、生物医学、海洋勘测等领域。
2. 测深仪的定义测深仪是一种专用设备，常用于测量水深、井深或其他物体的深度。
它通常由一个浮力传感器和一个显示屏组成。
浮力传感器可测量被测物体的位置，并将结果传输到显示屏上。
3. 测深仪的工作原理测深仪的工作原理基于浮力原理和电子传感技术。
它使用一个浮力传感器，通常是一个感应器或接触式传感器，来测量被测物体浸入液体中的深度。
当被测物体在液体中下沉或浮起时，测深仪会测量到相应的浮力，然后将测得的浮力值转化为相应的深度值，并在显示屏上进行显示。
4. 测深仪的应用场景4.1 地质勘探在地质勘探中，测深仪被广泛应用于测量井深，例如石油钻井。
它可以帮助工程师确定井的深度，以便进行更准确的地层分析和资源评估。
4.2 水文学在水文学研究中，测深仪常用于测量河流、湖泊、水库等水体的深度。
它可以提供精确的水深数据，帮助科研人员进行水文学模型建立、洪水预测、水资源评估等工作。
4.3 海洋勘测在海洋勘测领域，测深仪被广泛应用于测量海洋底部的深度。
它可以帮助海洋科学家了解海洋地质特征、海底生物情况，并为海洋研究和资源开发提供重要的数据支持。
4.4 生物医学在生物医学领域，测深仪可以用于测量尿液、血液等生物液体的深度。
它可以帮助医生评估患者的健康状况，并监测治疗过程中的变化。
5. 测深仪的优点和局限性5.1 优点•高精度：测深仪可以提供高精度的深度测量结果。
•方便携带：测深仪通常采用便携式设计，易于携带和使用。
•多功能：测深仪可以广泛应用于不同领域，满足各种需求。
5.2 局限性•依赖介质：测深仪在测量过程中需要与被测介质（如液体）接触，因此对介质的性质有一定要求。
•有时会受到环境影响：在一些复杂的环境中，例如强磁场或强电场下，测深仪的测量结果可能会受到干扰。
船用测深仪工作原理
船用测深仪工作原理
嘿，朋友们！今天咱来唠唠船用测深仪的工作原理。
你想啊，船在大海上航行，就像咱人在陌生的地方走路，得知道前面的路有多深吧，不然一脚踩空了咋办？这船用测深仪就好比是船的“眼睛”，专门负责看水下的情况呢。
它是咋工作的呢？其实啊，就跟咱说话回声一样。
测深仪会发出一个声波，这声波就“噗通”一下往水里钻。
然后呢，声波碰到海底就会反弹回来。
测深仪就等着接收这个反弹回来的声波。
这就好像你在山谷里大喊一声，然后等着听回声一样。
只不过测深仪可聪明多啦，它能根据声波发出去和收回来的时间，算出船到海底的距离。
你说神奇不神奇？就这么“噗通”一声，它就知道水有多深啦！而且啊，这测深仪可不分白天黑夜，不管啥时候都能工作，多靠谱啊！
咱再想想，要是没有测深仪，那船开着开着，万一前面突然水很浅，那不就危险啦？就跟你走路不知道前面有个大坑一样，那不得摔个大跟头啊！
测深仪工作的时候，那可真是一丝不苟呢。
它就那么静静地发出声波，然后静静地等回声，一点都不马虎。
就像一个认真负责的小卫士，时刻守护着船的安全。
你说这测深仪是不是很重要啊？它就像船的贴心小棉袄，默默地为船服务，让船能在大海上安全航行。
咱可得好好感谢发明测深仪的人，让我们在海上航行的时候多了一份保障。
所以啊，朋友们，下次你要是看到船上有个小盒子一样的东西，那可能就是测深仪啦。
别小瞧它哦，它可是有着大本事呢！它能让船在大海上航行得更稳、更安全。
这不就是我们所希望的嘛，让我们的航行平平安安，顺顺利利的！你说对不对呀？
原创不易，请尊重原创，谢谢!。
测深仪的工作原理
测深仪的工作原理测深仪（echosounder）是一种用于测量水深的仪器，它通常被使用在海洋、湖泊和河流等水域的水深测量中。
测深仪的工作原理基于声波的传播和回波接收。
它通过向水体中发射声波脉冲，并记录从水体底部反射回来的回波的时间和强度，从而得出水体的深度。
测深仪通常由一个发送器和一个接收器组成。
发送器发射声波脉冲，通常是在几百至几千千赫的频率范围内。
这些声波脉冲在水中传播，当遇到水底或其他障碍物时，一部分声波会被反射回来，称为回波。
接收器负责接收回波信号。
当接收器接收到回波信号后，它会记录回波的时间和强度。
时间差可以通过测量声波信号从发送器到接收器的往返时间来计算，而强度则可以通过回波信号的振幅大小来测量。
根据声速和计算得到的时间，测深仪可以计算出水深。
尽管声波速度随着水体的压力、温度和盐度等因素的改变而变化，但测深仪通常假设声速在整个测量区域内保持恒定。
有些测深仪具有自动校正功能，可以通过测量水体中的温度和盐度等参数来修正声速变化。
测深仪的工作原理还涉及到一些其他因素的考虑。
例如，声波在传播过程中会受到衰减，随着距离的增加而减小。
这需要对回波强度进行校正，以获得准确的水深测量结果。
此外，测深仪还需要考虑水体中的悬浮物和底部形态对回波信号的影响，并进行相应的校正。
测深仪可以通过单点测量或连续扫描的方式进行水深测量。
单点测量是指在测量点上进行一次测量，得到该点的水深。
连续扫描则是指测深仪沿着水体上的一条路径进行多次测量，从而得到连续的水深剖面。
总的来说，测深仪的工作原理是利用声波的传播和回波接收来测量水深。
通过记录回波的时间和强度，并考虑声速的变化、回波衰减以及其他因素的影响，测深仪可以提供准确的水深测量结果。
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。
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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。
h=MO=(AO)2-(AM)2 =222121(）（）S Ct −若使S →0，则S 2= 0， 那么： h = 2)21(Ct =12 Ct =750t 测深原理：将超声波在水中的传播速度C 作为已知恒速，换能器基线S 看作零，通过测量超声波往返海底的时间t，计算求得的水深h。
原理缺陷：水深精度将受到超声波在水中传播速度C 变化的影响和换能器基线S 不为零的影响。
二、回声测深仪组成及各部分的主要作用1.回声测深仪组成及作用1）显示器(display unit)显示系统、发射系统(transmitting system)和接收系统。
显示系统(display system)：脉冲产生器(pulse generator)以一定的时间间隔产生触发脉冲，控制计时器开始计时和控制发射系统发射系统(transmitting system)：产生具有一定功率和宽度的电脉冲，推动发射换能器工作。
触发脉冲器：机械触发、电磁触发、光电触发和数字触发器。
其中光电触发器使用较多，数字触发器比较先进。
接收系统(receiving system)：将来自接收换能器的海底回波信号，经放大处理后，控制测量显示系统计算出所发射的超声波脉冲往返船底与海底之间的时间t，并按测深原理公式计算出船底到海底的水深（垂直距离），以一定的方式显示。
显示方式(display mode)：闪光式(flashing mode)（转盘式）、记录式(record mode)、数字式(digital mode)等。
闪光式显示比较直观、易读取，不能保留水深数据，且存在零点误差和时间电机转速变化引起的测量误差；图2-1-57记录式显示方式可记录水深数据，较不直观易读，存在记录零点误差和时间电机转速变化引起的测量误差；数字式显示方式是较先进，直观易读且可打印出来，不存在显示零点误差，也不采用时间电机计时。
2）换能器作用：是一种电、声能量相互转换装置，分类：按作用不同：发射换能器(transmitting transducer)和接收换能器(receiving transducer)；按工作原理不同：磁致伸缩换能器(magnetostrictive transducer)和电致伸缩换能器(piezoelectric transducer)；按制造材料不同：压电陶瓷材料（如钛酸钡、锆钛酸铅等）换能器(piezoceramic transducer)和铁磁材料(ferromagnetic transducer)（如镍、镍铁合金等）换能器。
安装注意事项：安装在船底龙骨左边或右边，距船首约12 ～13船长处。
表面必须水平，误差不得超过1°。
换能器表面应保持清洁，不得涂油漆，清洁时不得有任何损伤。
必须保持良好的水密性，否则将不能工作。
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。
2.回声测深仪工作原理工作原理如框图：显示器中的脉冲触发器以脉冲重复频率产生触发脉冲，控制计时器计时和发射系统工作；发射系统产生具有一定功率和宽度的电脉冲送到发射换能器；发射换能器将电脉冲转换为超声波脉冲向海底发射，经海底反射回来的超声波回波被接收换能器所接收，并转换为电信号送到接收系统；接收系统将来自接收换能器的回波信号放大处理后送到显示器；显示器的计时装置计算超声波脉冲的传播时间t并转换为水深h，以一定的方式显示；电源系统供给各部分所需要的工作电源。
三、回声测深仪的使用1.回声测深仪的主要技术指标1）最大测深深度（maximum detectable depth ,h max ）图2-1-59——————————————————————————————————————————3由发射功率和发射脉冲的重复周期T决定，在发射功率足够大的情况下，由脉冲重复周期T所决定。
同时，还必须考虑工作频率和发射功率的关系。
h max≤ 750T例2-1-3：某船舶上的回声测深仪的脉冲重复周期T设计为0.3s，其最大测深深度为225m；另一船舶上回声测深仪的最大测量深度为400m，则其设计的脉冲重复周期T约为0.6s。
远洋船舶的最大测深400m以上，近海船舶的最大测深深200m。
海洋测量船舶的最大测深2000~10000m以上。
2）最小测深深度（minimum detectable depth ,h min）由发射脉冲的宽度τ决定。
h min≥ 750τ例2-1-4：某船舶回声测深仪的脉冲宽度τ设计为0.2ms，其最小测深深度为0.15m，若某船上回声测深仪的最小测深深度为1m， 则其设计脉冲宽度τ为1.4ms。
回声测深仪的最小测量深度一般为0.1m～1 m。
3）脉冲重复频率（pulse repetition frequency-PRF，F）每秒钟发射脉冲的个数，它的倒数称为脉冲重复周期T(pulse repetition period-PRP)，是决定回声测深仪最大测深深度的因素之一，一般为0.3 s～0.6s。
4）脉冲宽度（pulse duration，τ）持续发射超声波脉冲的时间称为脉冲宽度。
脉冲宽度越窄，最小测深深度越小，但脉冲宽度越窄往往平均发射功率越小，影响最大测深深度。
近海船舶回声测深仪一般采用窄脉冲发射，其最小测深深度和最大测深深度都较小。
远洋船舶回声测深仪一般采用较宽脉冲发射，其最小测深深度和最大测深深度都较大。
5）工作频率(operating frequency)超声波的低频段频率即20KHz ～60KHz，最大为200KHz。
6）发射功率(transmitting power)是决定最大测深深度的因素之一，一般为几十瓦至几百瓦。
2.影响正常测深的主要因素1）水中气泡(bubble)的影响当船舶倒车或处在风浪中时，船底换能器周围水层中存在大量气泡，吸收换能器发射的超声波能量和海底反射回来的微弱的超声波回波。
2）船舶倾斜（摇摆）的影响船舶倾斜或摇摆角度(tilt or swing angle)β大于波束开角θ的一半时（β>θ2），海底反射回来的超声波回波，将不能到达接收换能器的接收面即接收不到回波信号，测不到水深。
回声测深仪发射超声波的波束开角θ一般为20° ～30°。
3）海底底质(undersea sediment)的影响光滑的岩石对超声波的反射效果最好，淤泥对超声的反射效果最差，碎石、沙子对超声波的反射效果一般。
4）海底地形的影响——————————————————————————————————————————4从回声测深原理可知，回声测深仪是测量船底到海底的水深，严格地说应该是测量船底换能器位置到海底的水深，如果海底地形(bottom contour)不平坦时，回声测深仪显示的水深并不是整个船底的水深。
当船舶处于浅水区时，应充分注意这种影响，防止船舶搁浅。
5）船底污物、杂草等的影响将使换能器发射的超声波能量被衰减而减小了测深能力，或直接将超声波反射回到接收换能器被接收，使显示的水深不是海底水深而只是某一水层的水深。
3.测深误差(sounding error)1）声速误差(acoustic velocity error)实际声速与设计声速不相等。
实际声速大于设计声速，测量水深小于实际水深；实际声速小于设计声速，测量水深大于实际水深。
设置“温度补偿”、“盐分补偿”、“水深补偿”，来消除声速误差。
2）基线误差( ground line error)使用发射换能器与接收换能器分离的测深仪，换能器基线是不为零的，而测量显示的水深是利用h = 750t计算得来的，由此而产生的测深误差称为测深仪的基线误差。
当测量水深小于5m时，基线误差较大，应考虑其对测深精度的影响。
3）时间电机转速误差(speed of revolution error of timing-motor) 采用闪光式或记录式显示方式的回声测深仪，时间电机就是计时器件,由于时间电机实际转速不等于设计转速而产生的测深误差称为回声测深仪的时间电机转速误差。
时间电机实际转速小于设计转速，测量水深小于实际水深；时间电机实际转速大于设计转速时，测量水深大于实际水深。
当发现存在时间电机转速误差时，可通过时间电机调速装置将时间电机的转速调整为设计转速，时间电机转速误差就被消除了。
4）零点误差(zero point error)有的回声测深仪显示水深时，若显示的发射零点标志不在水深刻度零点的位置上，使读取的水深数据存在误差。
是一种固定误差。
通过零点调整装置将显示的发射零点标志调整到水深刻度的零点上，零点误差就被消除。
4.回声测深仪的使用1）阿特拉斯（ATLAS）型回声测深仪的使用。