《信息技术与通信导航系统》-3-航速与航程测量设备

要点概述:要求750kW及以上船舶电子电气员了解电磁计程仪、多普勒计程仪和声相关计程仪等船用计程仪基本组成和工作原理,掌握基本操作,掌握与其他导航设备的接口知识和设置。

本节要点

1船用计程仪概述2船用计程仪工作原理3多普勒计程仪设备

一、

船用计程仪概述船用计程仪是一种测量船舶航速和累计航程的导航仪器。主要作用:

航向信息、船位推算。

保障航行安全的船舶控制操作。

为现代化大型或超大型船舶提供纵向和横向速度信息船用计程仪按其测量参考坐标系的不同,可分为相对计程仪和绝对计程仪两类。相对计程仪：测量船舶相对于水的速度并累计其航程,（如水压式计程仪、电磁式计程仪等）。绝对计程仪：可以测量船舶对地的速度并累计其航程,（如多普勒计程仪和声相关计程仪）。但是当测量水深超过其跟踪深度范围时,绝对计程仪便转换成跟踪水层的相对计程仪。

二、船用计程仪工作原理电磁计程仪测速原理多普勒计程仪测速原理声相关计程仪测速原理船用计程仪工作原理--电磁计程仪测速原理

电磁计程仪是利用电磁感应原理来测量船舶航速和累计航程的一种相对计程仪。电磁计程仪的优点是测速线性好,测速范围大,其测速精度可达1%~2%或0.2kn,成本低且使用方便。

其测速是依靠安装在船底的电磁传感器,如图4-3-1所示,倒“山”字形铁芯沿船舶横向安装在船底板开孔处。铁芯的中间柱上绕有励磁绕组,在铁芯的两个空隙中嵌有间距为L的两个电极a和b及其引出导线,电极和导线用非导磁材料填封并固定。当励磁绕组通入220V50Hz的交流电时,在铁芯两侧形成交变磁场。船用计程仪工作原理--多普勒计程仪测速原理

多普勒计程仪是应用多普勒效应测速和累计航程的一种水声导航仪器。

多普勒计程仪可工作于“海底跟踪”和“水层跟踪”两种状态,

多普勒计程仪的测速原理是基于多普勒效应,即当声源与接收者之间存在相对运动时,接收者接收到声波的频率与声源频率不同的现象。接收频率与声源频率之差值Δƒ称为多普勒频移Δf与声源的频率f0、声波在介质中的传播速度C和声源与接收点之间的相对运动速度v的关系为:

在船底部装置一个收、发兼用的换能器O,换能器用于实现声能和电能之间的转换。船舶以速度v向前航行,换能器向海底发射频率为f0超声波脉冲。声波束的发射方向与船舶速度方向成θ角,称之为波束发射俯角,一般θ取60°。换能器向海底发射的超声波经海底反射后,一小部分声波能量被换能器接收。换能器O既是声源又是接收者,由于反射点和接收点之间有相对位移,故换能器O收到声波的频率和发射声波的频率并不相同(又称为二次多普勒效应)。测得的多普勒频移Δf表示为：船用计程仪工作原理--声相关计程仪测速原理声相关计程仪的主要特点有:

可工作于海底跟踪和水层跟踪两种方式,既可测对地的速度,又可测对水的速度;

测量精度不受水中声速变化的影响,测速精度较高;

同时可测量水深,兼作测深仪使用。

三、多普勒计程仪设备(一)多普勒计程仪设备组成及各部分功能(二)多普勒计程仪使用1.启动2.调整显示器亮度3.选择跟踪方式4.预置初始航程5.单位选择(三)多普勒计程仪设备连接及接口(四)多普勒计程仪日常维护保养(1)检查所有的插头及线缆连接是否牢固。(2)检查主显示器和处理器的接地是否锈蚀,如有必要,应清除或适当处理。(3)检查电源电压是否在标称值内。(4)用柔布蘸中性清洁剂擦去主显示器表面的灰尘和污垢,避免使用化学强溶剂。(5)当船舶坞修时,应清除换能器表面的海生物和污物。(6)运行机器的自检程序,根据自检错误代码查阅说明书判断机器故障。（五)多普勒计程仪常见故障现象、原因及排除措施

思考题1.简述计程仪的分类。2.SOLAS公约第Ⅴ章对船舶安装计程仪有何规定?IMO《航速和航程指示装置性能标准建议案》对计程仪的测速误差有何规定?3.简述电磁计程仪测速原理。4.简述多普勒计程仪测速原理及特点。5.声相关计