1、航海仪器（电）1D海底AO海面hHMB）利用利用测深公式计算深度：测深公式计算深度：HDh）应用应用等速、反射原理等速、反射原理C。1500 m/s）利用利用收、发换能器收、发换能器）通过通过测定超声波在水测定超声波在水中往返一次所需的时间中往返一次所需的时间tDct 21A航海仪器（电）2航海仪器（电）3教学目的要求：教学目的要求：1掌握电磁计程仪的工作原理及正确使用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。掌握声相关计程仪的工作原理。作业及思考题：作业及思考题：P189 7-1，7-2，7-6，
2、7-8，7-9航海仪器（电）4本章难点：本章难点：1多普勒计程效应及计程原理及其多普勒计程效应及计程原理及其为什么采用双波束来测速并计程。为什么采用双波束来测速并计程。本章重点：本章重点：1、电磁计程仪的工作原理及正确使用、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、多普勒计程仪的工作原理及正确使用航海仪器（电）5l第一节 船用计程仪简介 l第二节 电磁计程仪l第三节 多普勒计程仪 l第四节 声相关计程仪航海仪器（电）6l拖曳式和转轮式l水压式l电磁式l多普勒式l声相关式一、计程仪的种类用途航海仪器（电）7相对计程仪：测量船舶相对于水的速度和航程相对计程仪：测量船舶相对
3、于水的速度和航程的计程仪。的计程仪。绝对计程仪：测量船舶相对于地的速度和航程绝对计程仪：测量船舶相对于地的速度和航程的计程仪。的计程仪。二、分类（1）显示功能：数字显示器应能显示）显示功能：数字显示器应能显示0.1节节，模拟显示器应能，模拟显示器应能显示显示0.5节节。航程显示应能显示。航程显示应能显示0.1海里；海里；（2）测量精度：速度误差应不大于航速的）测量精度：速度误差应不大于航速的5或或0.5节；节；（3）在船舶）在船舶横摇横摇10，纵摇纵摇5的情况下，仪器能正常工作。的情况下，仪器能正常工作。3IMO对计程仪的要求对计程仪的要求航海仪器（电）8l利用利用电磁感应原理电磁感应原理来测
4、量船舶航行时来测量船舶航行时对水的速度，并累计航程的计程仪。对水的速度，并累计航程的计程仪。一、定义航海仪器（电）9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。二、组成放大器传感器航速指示器200p/n miles航海仪器（电）10l 种类：平面式 导杆式l 结构：l 原理：三、传感器工作原理cosBlVEg计程基本原理：)/(108smBLEVgtVdts航海仪器（电）111、组成、组成（1）传感器：）传感器：平面式平面式零点干扰信号存在故需进行调零零点干扰信号存在故需进行调零（2）放大器：放大、抑制干扰和整流）放大器：放大、抑制干扰和整流
5、输出与航速成正比的直流信号，送给指示器。输出与航速成正比的直流信号，送给指示器。即即1节时电流为节时电流为0.5毫安；最大毫安；最大25节时电流为节时电流为12.5毫安。毫安。（3）自校装置）自校装置（4）指示器：由航速表与航程表构成）指示器：由航速表与航程表构成 四四CDJ5型计程仪简介型计程仪简介航海仪器（电）12（1）正确使用：注意）正确使用：注意“储存显示储存显示”的使用的使用（2）维护）维护 P95-96 经常对传感器通电经常对传感器通电 注意检查是否水密注意检查是否水密（3）安装注意事项：同换能器的安装）安装注意事项：同换能器的安装 应装于换能器之后；保证水密度；调零；电极应装于换
6、能器之后；保证水密度；调零；电极及其所在的平面不准油漆，且应屏蔽良好。及其所在的平面不准油漆，且应屏蔽良好。2使用与安装使用与安装航海仪器（电）13l单波束多普勒计程仪的测速与计程原理，单波束多普勒计程仪的测速与计程原理，存在的问题。存在的问题。l双波束多普勒计程仪的测速与计程原理。双波束多普勒计程仪的测速与计程原理。l多普勒计程仪性能指标；安装与使用注多普勒计程仪性能指标；安装与使用注意事项。意事项。l误差及其消除方法。航海仪器（电）14一、定义：一、定义：l利用多普勒效应测量船速的计程仪。利用多普勒效应测量船速的计程仪。在声源和接收者间有相对运动时，接收者收到的在声源和接收者间有相对运动时
7、，接收者收到的频率频率f fr r与声源发射频率与声源发射频率f0不同的现象。不同的现象。l 相互接近相互接近,fr升高升高l 相互背离相互背离,fr降低降低二、多普勒效应：二、多普勒效应：航海仪器（电）15三、多普勒频移三、多普勒频移l接收频率与发射频率的差值。接收频率与发射频率的差值。l大小：大小：02fCvf 0fffr设船速为设船速为v，声速为，声速为C,由船上发射声波的频率为由船上发射声波的频率为f0，那么发射声波经反射体反射后被船上的接收，那么发射声波经反射体反射后被船上的接收器接收到的回波的频率为器接收到的回波的频率为f2,则所出现的二次频移则所出现的二次频移效应为：效应为：0f
8、Cv四、单波束多普勒计程仪四、单波束多普勒计程仪航海仪器（电）16四、单波束多普勒计程仪四、单波束多普勒计程仪其中：其中：f0 为发射频率为发射频率 v 为声源或接收者运动速度为声源或接收者运动速度 运动方向与声波传播方向运动方向与声波传播方向的夹角的夹角 c 声速声速cvffcos20f0vvcos航海仪器（电）17五、双波束多普勒计程仪五、双波束多普勒计程仪l非线性误差 33220cos2cos2cos21cvcvcvffrcos2cos21000cvffcvffrcos200cvffffr单波束多普勒计程仪存在的问题单波束多普勒计程仪存在的问题:航海仪器（电）18单波束多普勒计程仪存在的
9、问题:l船舶摇摆与颠簸f0vvcosuusincuvffsincos20cvffcos20五、双波束多普勒计程仪航海仪器（电）19l双波束多普勒计程仪的优点双波束多普勒计程仪的优点 f0vcfvcvfcvffffAFcos4cos2cos200五、双波束多普勒计程仪五、双波束多普勒计程仪1)消除了非线性误差消除了非线性误差航海仪器（电）20l双波束多普勒计程仪的优点双波束多普勒计程仪的优点 f0vuusinusincvfcuvfcuvffcos4sincos2sincos2000五、双波束多普勒计程仪五、双波束多普勒计程仪2)消除了船舶摇摆引起的误差消除了船舶摇摆引起的误差航海仪器（电）21双
10、波束coscos40cvff2)有效地减小了船舶上下颠簸引起的误差有效地减小了船舶上下颠簸引起的误差cvffcos20航海仪器（电）22 在船底在船底O处安装一个发射换能器，按固定倾角向处安装一个发射换能器，按固定倾角向前下方海底发射前下方海底发射 在船底同一点在船底同一点O处也安装一个接收换能器，用以处也安装一个接收换能器，用以接收回波信号接收回波信号02fCconVf04fCconVfconV 修正 得：sinu对船舶摇摆的垂直分量对船舶摇摆的垂直分量 的影响进行修正，的影响进行修正，采用双波束的方法即在在船底采用双波束的方法即在在船底O处安装一个发射换能处安装一个发射换能器，按固定倾角向
11、后下方海底发射。则总的频移为器，按固定倾角向后下方海底发射。则总的频移为：测速原理要点：测速原理要点：航海仪器（电）23 结论：采用双波束的方法可克服船舶摇摆的结论：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。一倍即提高了测速精度。基本技术参数对测速的影响：基本技术参数对测速的影响：f。跟踪深度跟踪深度 f。一般地，一般地，f。取。取100600KHz时，跟踪深度达时，跟踪深度达600m，即跟踪海底，为绝对计程仪；，即跟踪海底，为绝对计程仪；f。取。取2MHz时，跟踪深度达时，跟踪深度达35m，即跟踪水，
12、即跟踪水层，为相对计程仪。层，为相对计程仪。f航海仪器（电）24一元多普勒计程仪：一元多普勒计程仪：双波束，用于导航，双波束，用于导航，通称多普勒计程仪。通称多普勒计程仪。f0v六、多波束多普勒计程仪六、多波束多普勒计程仪航海仪器（电）25六、多波束多普勒计程仪六、多波束多普勒计程仪二元多普勒计程仪：二元多普勒计程仪：四波束，用于推算船位，四波束，用于推算船位，通称多普勒导航仪。通称多普勒导航仪。航海仪器（电）26六、多波束多普勒计程仪六、多波束多普勒计程仪三元多普勒计程仪：六波三元多普勒计程仪：六波束，用于靠泊，通称多束，用于靠泊，通称多普勒靠泊系统。普勒靠泊系统。航海仪器（电）27P181
13、以以SRD331型多普勒计程仪为例，整机型多普勒计程仪为例，整机由换能器、电子箱、主显示器和分显示器等由换能器、电子箱、主显示器和分显示器等组成。组成。（1）正确使用：各控钮的正确使用）正确使用：各控钮的正确使用（2）换能器的安装：同测深仪的，仅发射倾角）换能器的安装：同测深仪的，仅发射倾角不一样。不一样。航海仪器（电）28一、测速原理一、测速原理 航海仪器（电）29转轮式：转轮式：应用回转子在水中的转数来累计航程应用回转子在水中的转数来累计航程航海仪器（电）30V水压式：水压式：应用水动压力与速度平方成正比的原理测速。应用水动压力与速度平方成正比的原理测速。航海仪器（电）311测速计程原理要
14、点：测速计程原理要点：三个换能器纵向等距排列，中间为发射换能器，三个换能器纵向等距排列，中间为发射换能器，其位于两个接收换能器的连线中心，且垂直向其位于两个接收换能器的连线中心，且垂直向下发射下发射当船速为零时，回波信号同时到达两个接收换当船速为零时，回波信号同时到达两个接收换能器。能器。当船速不为零时，两个接收换能器收到的回波当船速不为零时，两个接收换能器收到的回波信号除存在时间延时量信号除存在时间延时量外，其信号包络幅值和外，其信号包络幅值和波形几乎相同。波形几乎相同。航海仪器（电）32航海仪器（电）33 测速公式：测速公式：2的求解：由声相关器测得的求解：由声相关器测得3特点：特点：精度高，与声速无关；精度高，与声速无关；最大作用深度为最大作用深度为200米；米；既可提供绝对速度，又可提供相对速度；既可提供绝对速度，又可提供相对速度；又能兼作测深仪。又能兼作测深仪。S为两接收换能器间为两接收换能器间距距理论证明：理论证明：vsvs212sv21
