渔航仪器第二章探渔仪.ppt

渔航仪器概论,第二章回声探渔仪,教学目的和教学设备、资料目的：从回声测距入手，讲授探渔仪的分类和特点，使学生掌握回声探渔仪的基本原理和技术性能。教学设备：投影仪资料：参考助渔导航仪器，湛江水产学院编,教学内容和时间分配1、探渔仪的分类和特点（10分钟）2、垂直探渔仪工作原理和结构（10分钟）3、垂直探渔仪各部分作用（10分钟）4、垂直探渔仪工作流程（15分钟）5、垂直探渔仪设备示例（5分钟）,6、垂直探渔仪技术性能讨论（10分钟）7、垂直探渔仪新技术（10分钟）8、水平探渔仪特点（5分钟）9、水平探渔仪的分类和各自特点（15分钟）,讲授内容重点和注意事项1、重点一：三类探渔仪比较，有何异同点？2、重点二：垂直探渔仪除了测深，还要获得哪些信息？在设备设计中是怎么考虑的？,3、重点三：垂直探渔仪的技术指标是怎样相互制约的？4、混合型的多波束扫描水平探渔仪有什么优点？,自学内容和作业自学内容：电子线路中的基本概念。作业：1探渔仪分成哪几类？各有何特点？2说明垂直探渔仪的工作流程？,一、回声探鱼仪简况1）垂直探鱼仪声波垂直向海底发射，功率较小，探测范围有限，垂直波束角一般为三十几度。,2）水平探鱼仪仿照军用声纳制成，换能器大型化，一般可升降，可作水平360度回转和90度俯仰，功率大，探测范围大。,3）网位仪是一种水声遥测仪器。其发射部分装在网上一定部位，专为中层拖网作业设计。,二、垂直探渔仪结构和工作流程利用超声波回声原理探测渔船下方鱼群的仪器。超声波发射器发射出的超声波在水中受鱼群等的阻碍可产生回声，根据声波发射与收到鱼群回声的间隔时间，可测得鱼群所处深度；对回声声波结构加以分析，可估算出鱼群数量及其分布状况等。,显示器：整机的中枢，其作用是控制协调整机工作；显示回波信号和水声。发射系统：将显示器的发射指令变为一定脉冲宽度、频率和输出功率的电振荡脉冲去推动发射换能器工作。,换能器：发射时将电振荡信号转变为机械振动信号，形成超声波信号向海底发射。接收时将从海底反射来的声波信号转变为电振荡信号，送到接收系统中处理。接收系统：将来自接收换能器的回波信号加以适当地放大、选择和处理，变换为适合显示器所需要的回波脉冲信号。电源设备：通常为12-24V的直流稳压电源。,显示器内的发射触发器按一定时间间隔T（称为脉冲重复周期）产生触发脉冲，该脉冲触发发射系统产生一定宽度（称为脉冲宽度）和一定输出功率的电振荡发射脉冲。发射换能器将电振荡发射脉冲转变为频率为20200KHz的超声波脉冲向海底发射。,在发射同时，显示器将产生与发射脉冲同步的零点信号，表示计时开始。接收换能器将来自鱼群的声波反射信号转变为电振荡接收脉冲信号，经接收系统放大、处理后形成回波信号送至显示器。显示器累计回波信号和零点信号间的时间间隔获得鱼群深度，再根据回波的特点，确定鱼群的种类，规模和密集度。,垂直探渔仪设备示例：日本古野渔探仪FCV293技术参数屏幕：10”CRT232像素240像素量程：最大可达800米频率：50kHz或200kHz可选输出功率：1kw或2kw可选,日本海马彩色渔探仪HE-77750KHz/200KHz双频率同时显示10英寸CRT彩显功率1.2KW.量程2000米中文/英文界面.电流：11-35VDC尺寸:308254340mm重量:9.4Kg,日本皇家62F6彩液晶探渔仪200KHz测深300-500米体积：16.6Hx24.8Wx11.2Dcm日本公司,日本光电1186彩液晶探渔仪50/200KHz量程320米体积：17.5Hx18.5Wx10.5Dcm日本公司台湾制造,垂直探渔仪技术性能讨论：发射功率脉冲重复周期脉冲宽度最大作用距离量程最小作用距离分辨率,垂直探渔仪新技术的发展：传统的渔探仪在利用声波探测时，由于采用模拟技术，发射和接收的参数均将半量程时的数据作为该量程的标准参数进行预置，属于固定参数式，因此很难保证在整个量程范围内都能实现比较理想的探测和显示。,效果：鱼群和大鱼难以区分，尤其是在噪声杂波多的水面附近和具有强回波海底附近时，要准确无误地判断鱼情更是难上加难。,使用HDFI技术的数字化渔探仪：DSM250数字处理模块，它不但能根据海况和探测深度自动地高频率地调整输出功率、声波频率，还能自动地无数级地调整脉冲重复频率、接收带宽、接收增益、颜色增益等参数实现水下鱼情和海底状况真实再现，彩色画面稳定，水面附近不再有杂波，海底轮廓真实，水中鱼儿清晰可辨。,传统探渔仪画面表层干扰杂波严重,HDFI数字化探渔仪滤除表层干扰杂波，显示出传统探渔仪不可能发现的表层渔情,传统探渔仪的固定带宽导致分辨率低，形成如图所示的鱼团,HDFI数字化探渔仪的数字带宽自适应功能能根据实际情况的需要，自动大范围调整接收机带宽，使观察者分辨出每群鱼，而不再是原先的大“鱼团”,数字化探渔仪L1260D，构成数字渔探声纳的核心就是DSM250数字处理模块。,三、水平探渔仪水平探渔仪由发射器、接收器、终端显示器、换能器基阵等组成，其工作原理与垂直探鱼仪相似。所不同的是：垂直探鱼仪只提供渔船垂直下方的鱼群信息，而水平探渔仪能实现对渔船周围各方向的探测，可提供鱼群的方位、距离、深度、游速等多种信息，其作用距离要求尽可能远，分辨率要求尽可能良好。,由于水平探渔仪的声波传播途径比较复杂,受海况影响较大,且因各种鱼群的集群性和对声波的反射特性又有很大差异，故其结构要比垂直探鱼仪复杂得多。目前能达到的有效探鱼距离在浅海区一般为千米左右，在深海区可达数千米。工作频率一般在20200千赫之间。,水平探渔仪的分类：1）单波束机械扫描水平探渔仪：搜索方式类似探照灯，它利用换能器在水下回转、俯仰等机械动作，用一个窄波束以步距扫描方式搜索渔船周围的鱼群。用这类声纳进行远距离、大扇区的目标搜索时，花费的时间较长，信号检测率低，漏测区大，也不易跟踪目标。70年代采用了波束稳定、信号贮存、平面显示等新技术后，性能有所改善。由于它的价格便宜，现仍在不少作业船上应用。,2）多波束水平探渔仪：它在一定扇区范围内（一般为60180）形成多个波束，类似多部单波束声纳同时工作，以检测整个扇区内的目标。扇区的方位可借机械回转、俯仰等选择。它与单波束机械扫描声纳相比,搜索速度较快,获取的信息量较多，扇区内被测到的鱼群目标不易丢失,3）电子扫描水平探渔仪：换能器通常做成圆柱阵（或圆柱半球阵）。工作时换能器阵静止不动，通过电子开关和电子相控技术向水平360全方向空间的一定范围发射声脉冲,然后利用换能器阵的部分基元形成一个窄接收波束，在水平方位快速旋转和俯仰。由于电子扫描速度比机械步距扫