测深仪工作原理与安装

• 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。
典型海洋声速剖面图
表面层 季节性温跃层
永久性温跃层
深部等温层
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影响声速的三个关键因素： 1、盐度变 1ppt = 声速约变 1.3 m/s 2、温度变 1º C = 声速约变 3 m/s 3、压力 ：165米深度变化的影响相 当于温度变1º C
水中声速表
Sound velocity (at surface)
作为声波的传播通道，水体及其边界 具有十分复杂和多变的特性，这使得 声波在水中传播也十分复杂和多变。 • 2、声纳： • 声纳（sonar）愿意为用声音进行水 下定位和测距(sound Navigation Ranging).今天声纳这个词含义已超出 原来的定义，泛指水声仪器。
• 3、水中声速 • 回声仪通过测量超声波以已知速度， 从一个已知点（测船）到反射表明 （水底）并返回所需的传播时间来测 定水深。为了准确的测量水深，必须 确定正确的声速，而声速主要和水的 盐度、温度和深度（压力）有关。见 图表：
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)
声波在水中的传播
• 水体及其边界形成了极其复杂的声音 传播媒介。信号的衰减、干扰和来自 边界及水体中的一些成分的相互作用 会造成声源的延迟、畸变、减弱和丢 失。声波在水体中传播时，其强度随 传播举例的增加而减弱的现象称为衰 减。按其原因可将衰减分为三类：扩 散衰减、吸收衰减和散射衰减。
• 1、扩散衰减 • 扩散衰减指声波传播中因波阵面得面 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 般情况下传播的距离每增加一倍，则 声强损失6dB.
• 机械噪音和其他声纳系统是船上自生 噪音的主要成分，最显著的事船只的 动力系统，包括主引擎、发电机和推 进器。减少这些噪声的唯一方法就是 选择合适的换能器频率，并远离噪声 源安装。一般来说，这些噪音源的频 率小于换能器的频率。但某些机械和 电器设备产生的声音会进入超声范围 （15KHZ以上），能对声纳系统造成 破坏性影响。
测深仪工作原理及其安装
演讲者：蔡鹏
回声测深仪测深原理
• 1、水声学概述： • 水声学是近代声学一个很重要的分支，它 是研究水中声波的发射、传播、接收规律 的科学。声波作为一种波，其运动规律符 合波动理论，具有反射、折射、透射 、散 射、衍射、干涉和多普勒效应等现象。在 水媒质中以声波的传播性能为最佳，而无 线电波和光波在水中传播都要受到严重的 衰减，因此不能有效传递信息。
• 所以一般测深仪都设有门限电路（GATE）， 通过调整门限，将非水底造成的回波拒之 门外。在设计和选择测深仪时，除采取电 路措施外，也选择合适的频率。一般对于 深水、浑水、软底水域测深，应选用低频 （低于50KHZ）大功率换能器。但频率越 低，精度越低，其换能器体积也越大，波 束角开角也越大，更笨重，造价也越高。 同样，较浅的清水硬底水域测深，可选用 高频（200KHZ）换能器
• 测深仪接收到声波其传播距离实际上 是水深的两倍，衰减很大，通常测深 仪都设有时变增益（Time Varied Gain简称TVG）电路来补偿信号的扩 散衰减，TVG放大器对回波信号的增 益随传播时间的增加而增加。
• 2、吸收衰减 • 声波的吸收衰减来自两方面：水体和 海底。水体的吸收衰减主要原因是水 分子粘滞性和热传导性。分子方面， 吸收主要与频率有关。例如：在高频 500KHZ时，水体的吸收衰减为 0.14dB/m;而频率降低到50HZ时，衰 减只有0.014dB/m。当选择换能器时， 主要应满足指定深度标准。
•wenku.baidu.com环境噪声 • 环境噪声是自然或人类活动引起的。 从回声测深的角度来看，明显的噪音 源包括水动力噪声、海洋交通和发声 生物。
• 水动力噪声来自自然现象，例如：风、 浪、雨或水流。其强度变化很大，与 江河湖海的状况密切相关。在剧烈的 暴风雨中，水动力噪音可能使发送的 信号难以接收。 • 海洋交通噪音取决于船只的数量、噪 音源的远近和水质热变及状态造成的 水流传播条件。
• 3、散射衰减 • 声波在水体中传播时，因碰到另外一种媒 介组成的障碍(如泥沙、气泡、微生物、以 及温变曾等）而向不同方向产生散射（或 称乱反射）从而导致声波减弱的现象，统 称为散射衰减。散射衰减也很复杂，它既 与水体的性质、状况有关，又与障碍物的 性质、形状、尺寸及数目有关。一般来说， 泥沙的散射系数，在半径一定时与频率的4 次方成正比，而在频率一定时，与半径的6 次方成正比。
噪声
• 噪声是一种不需要的声音，它能干扰 测深仪的正常运行，噪声不是发射声 脉冲产生的，而是来自船体和水中的 噪声源。噪声可分为自生噪声和环境 噪声。 • 对噪声的分析可知道我们正确选择仪 器的安装位置和使用方式，当然也有 利于我们设计和使用仪器内部的各种 滤波器来消除各种噪声的干扰。
• 自生噪声 • 自生噪声是由船上发声部件、电器和 换能器周围的乱流，包括水流和气泡 引起的噪声。
• 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．