第四节计程仪 (SHI P'SLOG
第四节 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) 2、分类（按测量参考坐标系来划分 1)相对计程仪 测量对水的速度，计风不计流 ①水压计程仪 ②电磁计程仪 2)绝对计程仪 测量对地的速度，计风计流 ①多普勒计程仪 ②声相关计程仪 说明何为计风不计流，以及何为计流计风
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） 2、分类（按测量参考坐标系来划分） 1）相对计程仪 测量对水的速度，计风不计流 ①水压计程仪 ②电磁计程仪 2）绝对计程仪 测量对地的速度，计风计流 ①多普勒计程仪 ②声相关计程仪 说明何为计风不计流，以及何为计流计风
、 电磁计程仪 电磁计程仪(electromagnetic log)是利用电磁感应原理来测 量船舶相对于对水的速度和航程的计程仪。 1、测速、计程原理 电磁计程仪的测速器件是安装在船底的电磁传感器，船在静水 中不动时，传感器不产生感应电压（无信号） 当船相对于水 运动时，即永相对手传感器流动（运动亭体）切割传感器磁场 产生感应中床，作为船速信号，此电压的大小与水流速度（船 速)成正芙系 EgM=BLV=KV V=EgM/(BD)=k*EgM EgM:感应电动势（伏） B:交变磁感应强度（韦伯/米2） L：两电极之间的水平距离（米） V:传感器下水的流速（即航速）
一、电磁计程仪 电磁计程仪(electromagnetic log)是利用电磁感应原理来测 量船舶相对于对水的速度和航程的计程仪。 1、测速、计程原理 电磁计程仪的测速器件是安装在船底的电磁传感器，船在静水 中不动时，传感器不产生感应电压（无信号），当船相对于水 运动时，即水相对于传感器流动（运动导体）切割传感器磁场， 产生感应电压，作为船速信号，此电压的大小与水流速度（船 速）成正比关系 EgM＝BLV=KV Ｖ＝EgM／（BD）＝k＊EgM EgM：感应电动势（伏） B：交变磁感应强度（韦伯/米2） L：两电极之间的水平距离（米） V：传感器下水的流速（即航速）
一、电磁计程仪 2、主要组成及作用 1)传感器--测速器件 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。 传感米航速Y成立比。也流是说满量出E9的大小、即可换算船 传盛商数无装配器蓝传感器极交装在船距音12 进坞时应检查传感器电极有无损伤，并进行清洁：每年进行 查传感器舱室内 量染杰密鞋馨永帝湖 泊较长时，应定期向传感器供电，以防海生物寄生。 2)放大器 持华髻器送来的致弱电信号进行足爹的放大，并去除干找和变换，葡直流航速 [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
一、电磁计程仪 2、主要组成及作用 1）传感器----测速器件 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
一、 电磁计程仪 3.使用与注意事项 1)开机 接整的兰电源产并关(main swit©。传感器和收大器工作（夜大器内的电源开关平时应放在接 (2)接通指示器上的“电源”开关(power),显示器工作，航速表指示航速。 3)特望养容}929Y家瓷瓷字显不程，者 4)当静航号零时可下“复零按（5），航程显示为零。但航行中切勿触动“复零”按钮，否则 5)使男裴器内的产航程透择'开关distace change)根最者我透择航程显示的小数点位数为小数后1位或 6枚大韵转电瞀战技整e爱coinhange)小平时置子T作位量。当清 2)关机 断开显示器土的“电源”开关和放大器土的“电源”开关。 3)使用注意 1)按规定测量计程仪改正率 (2)电感程仪是相对计程仪，只能测量相对航速与航程，当需要求真航速和航程时，需要按计程仪改正率进行 (3)必要时可利用仪器本身的“自校”功能，对显示航速的准确性进行检测与校正。 (4)按规定维护保养好传感器，使其始终保持良好状态。 (5)经常清洁放大器和显示器内，防止灰尘等影响电子器件的正常工作
一、电磁计程仪 3.使用与注意事项 1）开机 （1）接通开关箱上的“电源”开关(main switch)，传感器和放大器工作（放大器内的电源开关平时应放在“接 通”位置）。 （2）接通指示器上的“电源”开关(power)，显示器工作，航速表指示航速。 （3）将显示器上的“储存-显示”开关(storage-display)置于“显示”位置，航程显示窗口以数字显示航程；若 “储存-显示”开关置于“储存”位置，则航程显示窗口不显示航程，但仍继续累计航程。 （4）当需要将航程复零时可按下“复零”按钮(reset)，航程显示为零。但航行中切勿触动“复零”按钮，否则 航程将被清除。 （5）使用显示器内的“航程选择”开关(distance change)根据需要选择航程显示的小数点位数为小数后1位或 2位。 （6）放大器内的“工作-自校”转换开关(operation-self correcting change)，平时置于“工作”位置，当需 要自校时转换到“自校”位置，自校完成后仍放在“工作”位置。 2）关机 断开显示器上的“电源”开关和放大器上的“电源”开关。 3）使用注意 （1）按规定测量计程仪改正率。 （2）电磁计程仪是相对计程仪，只能测量相对航速与航程，当需要求真航速和航程时，需要按计程仪改正率进行 改正。 （3）必要时可利用仪器本身的“自校”功能，对显示航速的准确性进行检测与校正。 （4）按规定维护保养好传感器，使其始终保持良好状态。 （5）经常清洁放大器和显示器内，防止灰尘等影响电子器件的正常工作
二、多普勒计程仪(DOPPLER LOG) 多普勒计程仪是一种利用多普勒效应测量船舶绝对测速和航程或相对于水 层的速度和航程的计程仪。现代船舶上大多使用此种计程仪。 多普勒计程仪与电磁计程仪比较，具有下列优点： 1、测速精度可达±0.01kn(0.005m/s),测量误差小手0.5%； 2、可同时测量纵向和横向速度， 3、在跟踪深度范围内提供绝对（船对地）速度。 满足大型船舶要求，为雷达真运动显示和卫星导航系统提供绝对速度。 跟踪海底时（浅水中），测量的是对地速度，即绝对速度：当跟踪水层时， 测量的是对水的速度，即相对速度。 缺点 所测船速受声速的影响较大。 船速随声速变化而变化
二、多普勒计程仪（DOPPLER LOG） 多普勒计程仪是一种利用多普勒效应测量船舶绝对测速和航程或相对于水 层的速度和航程的计程仪。现代船舶上大多使用此种计程仪。 多普勒计程仪与电磁计程仪比较，具有下列优点： 1、测速精度可达±0．01kn（0．005m／s），测量误差小于0．5%； 2、可同时测量纵向和横向速度； 3、在跟踪深度范围内提供绝对（船对地）速度。 满足大型船舶要求，为雷达真运动显示和卫星导航系统提供绝对速度。 跟踪海底时（浅水中），测量的是对地速度，即绝对速度；当跟踪水层时， 测量的是对水的速度，即相对速度。 缺点 所测船速受声速的影响较大。 船速随声速变化而变化
二、多普勒计程仪(DOPPLER LOG) 1.测速、计程原理 1)多普勒效应 在日常生透》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 声调的实室套粮繁著收 们)与 出现了频差。 多普勒一次效应： △f1=f1f0=f0*V/C 多普勒二次效应： △f2=f2f0=f0*2V/C(9-6) 式可夏费与楼终极同装于船角P点上，当船舶以速度V向反射体D处近时，接收避 △f2比△f1在数值上增加一倍，故称这种情况为多普勒三次效应。 用同样缓泽发警项要率减少个△，与船装
二、多普勒计程仪（DOPPLER LOG） 1.测速、计程原理 1)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： Δf1＝f1—f0＝f0＊Ｖ／C 多普勒二次效应： Δf2＝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Δf2。 Δf2比Δf1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Δf ，与船舶驶 近发射体所得到的接收频率增加一个Δf 的数值相等，但符号相反
二、多普勒计程仪(DOPPLER LOG) 1、测速、计程原理 出特绕经程学ac 专地离典整装装许男生 黑程薄装胶著备器 收换能器接破， 将船速V在超声波传播方向上的分量Vc0S0代入(96)式，即得船用多普勒频移公式： △f=2f0Vcos0/C 上式可变换为 V=C*△f/(2f0c0s日)=K*△f 由上式看醋换教希落整中策统赞船清登脑金9均为已知帘敏，则调得多 船舶在风浪天气航行时，由于摇摆或颠簸的影响，会引起船速对垂直方 向的敏感，而产生测量误差。 为了道婆毅蔬额自部超鞋箪洁盗来的限差。提商测造精度。用多普纺移收普洛查用风 滑烘清笑型务提装发备想
二、多普勒计程仪（DOPPLER LOG） 1、测速、计程原理 1）多普勒效应 由多普勒频移公式可以看出，若发射超声波频率f 固定不变，超声波在水中的传播速度速度C视为常量，则多普勒频 移与船舶航速Ｖ成正比，因而可以通过测量多普勒频移的方法来测量船舶航速。 即考虑超声波遇到海底能够散射回来被接收，又考虑到其传播方向不能与船舶航速方向相垂直（因垂直时不产生多普 勒效应），则将超声波发射方向选择与船速方向成某一角度θ，θ被称为发射波束俯角，一般取60°。 船舶以速度Ｖ向前航行，在船底安装超声波发射换能器和接收换能器（声电换能器）。发射换能器向海底发射一束超 声波信号（其频率为f ，波束开角一般为3°—6°），其中一部分将沿与发射路径相反的方向反射回来，被接 收换能器接收，产生了多普勒二次效应。 将船速Ｖ在超声波传播方向上的分量Ｖcosθ代入（9—6） 式，即得船用多普勒频移公式： Δf ＝2f0Ｖcosθ／C 上式可变换为： Ｖ＝C＊Δf ／（2f0cosθ）＝k＊Δf 由上式可以看出，若超声波在水中的传播速度C、发射频率f 、及波束发射俯角θ均为已知常量，则测得多普勒频移Δf 后，即可换算出船舶航速，求航速对时间的积分即得船舶的航程。 船舶在风浪天气航行时，由于摇摆或颠簸的影响，会引起船速对垂直方 向的敏感，而产生测量误差。 为了消除船舶（上下）颠簸和（纵向）摇摆对单波束测速带来的误差，提高测速精度，船用多普勒计程仪普遍应用双 波束测速原理。 其办法是采用两个相互对称的发射波束。即在船底安装两个相同的发射还能器（兼作接收器使用），其中一个发射面 朝向船首方向，另一个朝向船尾方向，以同样大小的波束发射俯角，分别向船首和船尾方向的海底发射超声波 脉冲信号
二、多普勒计程仪(DOPPLER LOG) 2主要组成及作用 1)换能器 进行能量转换的器件。 2)收发器 控制发射系统，使其产生足够功率的电信号，激励发射换能器 达到所要求的声能向海底发射超声波。 3)显示器一显示航速、航程 显示器的作用是将收发器送来的航速信号变为航速，并以数字 方式或其它方式，在显示器和航速复示器显示。同时显示器 还将航速信号变换为海里/脉冲信号，一路经电子积分器累计 航程并显示，另一路送给ARPA、电子海图、综合导航仪等仪 器作为自动航速输入
二、多普勒计程仪（DOPPLER LOG） 2.主要组成及作用 1)换能器 进行能量转换的器件。 2)收发器 控制发射系统，使其产生足够功率的电信号，激励发射换能器 达到所要求的声能向海底发射超声波。 3)显示器——显示航速、航程 显示器的作用是将收发器送来的航速信号变为航速，并以数字 方式或其它方式，在显示器和航速复示器显示。同时显示器 还将航速信号变换为海里/脉冲信号，一路经电子积分器累计 航程并显示，另一路送给ARPA、电子海图、综合导航仪等仪 器作为自动航速输入
二、多普勒计程仪(DOPPLER LOG) 3.影响多普勒计程仪测速精度的主要因素 1)声速的变化 C=1500米/秒 2)船舶上下颠簸的影响 摇摆或颠簸
二、多普勒计程仪（DOPPLER LOG） 3.影响多普勒计程仪测速精度的主要因素 1）声速的变化 C＝1500米／秒 2）船舶上下颠簸的影响 摇摆或颠簸