如何使用回声测深仪进行深度测量

1.回声测深仪的测深原理

如图7.6（b）所示，回声测深仪是一种应用回声测距原理测量水深的仪器。换能器从水面向水底发射声波，声波传到水底被反射，再回到换能器被接收。测定声波从发射，经水底反射，到被接收所需的时间T，就可确定水深H＝CT/2（其中H为水深，C为声波在水中传播的速度）。若要求水面至水底的深度时，则应将测得的水深加上换能器的吃水，如图7.6（a）所示，H＇＝H＋h。

图7.5　测深杆与测深锤

（a）测深杆；（b）测深锤

图7.6　回声测深示意图与原理图

（a）回声探测示意图；（b）回声测深原理图

声波在海水中的传播速度，随海水的温度、盐度和水中压强而变化。在海洋环境中，这些物理量越大，声速也越大。常温时海水中的声速的典型值为1500m/s，淡水中的声速为1450m/s。所以在使用回声测深仪之前，应对仪器进行率定，计算值要加以校正。

2.回声测深仪的主要组成部分

回声测深仪类型很多，可分为记录式和数字式两类。通常都由振荡器、发射换能器、接收换能器、放大器、显示和记录部分所组成。

（1）换能器。将来自发射系统的电振荡能量转换为机械振动能量而向水底发射超声波脉冲，然后接收回波所激起的机械振动能量将其转换为电振荡能量。

（2）接收系统。将微弱的回波电信号加以放大，达到足够的工作电压后经数字化处理送到显示器。

（3）发射系统。提高发射功率，并以一定时间间隔将储存的电能适时地发送给换能器，以激起换能器产生振荡，向水底发射超声波脉冲。

（4）模拟记录器和数字化处理设备是测深仪的中枢。它的工作是测定声波自发射至接收的时间，并将时间变为深度显示出来。

（5）一般主仪器配有通用数据接口，可连接GPS、计算机等外接设备。

3.回声测深仪的安装

回声测深仪工作性能的好坏，与它的安装质量有密切的关系，所以安装时，必须注意以下几点。

（1）应选择杂声干扰最小的地方安装。一般选离船首1/3船长的船底平坦处，不许靠近螺旋桨处也不能过于靠近船首。(www.xing528.com)

（2）安装位置的附近不应有排水口以及其他有碍水流平顺的凸出物。

（3）安装要有良好的水密性。

（4）换能器的发（收）面不能涂油漆，一旦发现有油漆，应立即清除干净。

4.回声测深仪测深的改正数

回声测深仪测得的水深值上应加下述三项改正数。

（1）换能器吃水改正数。

（2）声速改正数ΔZ声

由于海水温度、盐度不同，致使海水密度不同，因而使超声波传播速度不等于设计值。从而使得测得水深与实际水深不符。

此改正数为：

式中　S——测得的水深；

Cn——测时实际声速；

Ca——仪器设计的标准声速，一般为1500m/s。

Cn＝1450＋4.206t－0.0366t 2＋1.137（S－35）

5.转速改正数ΔZ转

测深时仪器电机转速不等于设计转速，使电机所带动的显示，记录装置的转速发生变化，从而影响测深的尺度。

式中　ΔZ转——转速改正数；

V a——仪器的设计转速；

V n——电机的实际转速。