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江苏科技大学本 科 毕 业 设 计（论文）学 院 电子信息学院 专 业 测控技术与仪器 学生姓名 吴任迪 班级学号 13403082 指导教师 (四号黑体) 二零一六年六月本页面为内封格式。江苏科技大学本科毕业论文（四号、宋体、居中）回声测深仪（二号、黑体、居中）Echo sounder (Times New Roman 16)上述内容按实际情况改写。题目应简短、明确、有概括性，一般不宜超过25字加装毕业设计任务书 江苏科技大学本科毕业设计（论文）摘 要（小二号宋体加粗居中）（小四号宋体，1.5倍行距）回声探测设备是最早的一类水下声学仪器，这种设备得到了广泛地应用。所有这样的设备都有一个共同的特点：它们都利用一组发射换能器在水下发射声波，使声波沿海水介质传播，直到碰到目标后再被反射回来，反射回来的声波被接收换能器接收。然后再由声纳员或计算机处理收到的信号，进而确定目标的参数和类型。 回声探测设备也是不尽相同的，所以他们也往往会使用不同的发射和接收换能器，因此，声信号的频率和波形也有所不同。其实，不同回声探测设备的不同差别最主要的差别主要是在对回波信号的不同处理方法上。现在，、这种原理已经被广泛地应用在以下水电设备中：回声测深仪、侧扫声纳、声学多普勒海流计和鱼探仪等。这些仪器设备的发明和使用为研究海洋、开发海洋、利用海洋做出了重要的贡献。关键词：（三号宋体加粗）回声测深仪 声波反射（关键词是供检索用的主题词条，应采用能覆盖论文主要内容的通用技术词条。关键词一般列出3-5个。）Abstract（小二，Times New Roman，加粗居中）（小四号，Times New Roman，1.5倍行距） Echo sounding equipment is the first kind of underwater acoustic instrument, this equipment has been widely used. All such devices have a common characteristic: they all use a set of transmit transducers in underwater acoustic waves and the waves propagating along the seawater medium until it hits a target and then be reflected back, reflected sound waves is receiving transducer received. The received signals are then processed by the sonar or the computer, and then the parameters and types of the target are determined.Echo detection equipment is not the same, so they tend to use different transmit and receive transducers, therefore, the frequency and waveform of the sound signal is also different. In fact, the main difference between the different echo detection equipment is mainly in the different processing methods of the echo signal. Now, this principle has been widely used in the following hydropower equipment: echo sounding instrument, side scan sonar, acoustic Doppler current meter and fish finder, etc. The invention and use of these instruments have made an important contribution to the study of the ocean, the development of the ocean, and the use of the ocean.Keywords: （三号Times New Roman加粗） Echo sounding instrument; Schall; 封面没有页码正文以前的页码用罗马字：， 居中正文的页码用数字：1，2，3，4 居中目 录（小二宋体加粗，居中）一、国内外发展-1二、网上调研-7三、设计指标-7四、市场定位-7五、测量原理-75.1原理-75.2测深仪的构成-75.3测深仪对误差的处理-75.4测深仪的组成 5.4.1水声换能器 5.4.2换能接收器六、网上调研-7七、网上调研-7八、网上调研-7九、网上调研-7结论（或结语）-49致谢-50参考文献-51中、英文摘要不编入目录纸张大小：A4页边距：上2.54厘米；下2.54厘米 左3.0厘米；右2.0厘米 装订线：0.5厘米装订位置：左VIII 江苏科技大学本科毕业设计（论文）第一章 国内外发展现状海洋声学仪器发展迄今为止，出现突飞猛进的技术飞跃，国际上推出许多先进的海洋声学设备，如：多波束海底成像系统、侧扫声纳、浅层剖面仪、水下声标应答器等等，而测深仪只是声学仪器家族中最常用的一种设备。目前国际上大多型号的测深仪还是采用机械记录针式或热敏记录方式。回声测深仪的发明为广大海洋工作者提供了一个强有力的水深测量手段，由于它可以在船只航行时快速而准确地测得水深的连续数据，所以很快便成为水深测量的主要仪器，现在它已广泛地应用于航道勘测、水底地形调查、海道测量、船只导航定位等方面。今天，对大洋地形地貌的全部了解和认识，都是回声测深仪的功劳。过去人们 根据数量很少的一些海上锤测资料，曾经认为世界大洋底是一片平坦的大地。回声测深仪的出现，才使人们眼界大开。因为测量结果显示，洋底和陆地一样崎岖不 平，既有崇山峻岭，也有深沟峡谷；既有恢宏高原，起伏的丘陵，也有辽阔的平原、阶地，形态万千，蔚为壮观。回声测深仪的问世，使海深测量技术发生了根本性的变革。目前已有升沉补偿测深仪、拖曳式测深仪、多波束测深仪等多种不同类型的测深仪器，这些都是由于海洋勘探的需要而发展起来的设备。人们根据工作深度的不同，设计制造了大小不同的测深仪器。小型测深仪的工 作频率在100千赫兹左右，换能器尺寸较小，可在小艇上使用，用于测量几十米到几百米水深的海洋深度。而大型测深仪的工作频率为数千赫兹左右，换能器尺寸 较大，可测量深达10000米的世界海洋最深处的水深。此外，还有一种双频测深仪。所谓双频测深仪就是指能用高、低两种不同频率工作的测深仪器。这种测深仪适用于测量沉积有稀泥的航道，它能用较低的上作频孕探测较硬的真海底，或用较高的工作频率探测稀泥表面。现在，回声测深仪的显示、记录方式也有多种不同类型。近代测深仪除用放电或热敏纸记录器记录外，还有数字显示及存储，甚至可以和计算机结合起来而自动绘制海底地形图等多种不同方式。20世纪20年代，在水深测量中开始使用回声测深仪，大大提高了工作效率。40年代开始，在海洋测绘中试验应用航空摄影技术。50年代以来，海洋测绘在应用新技术和扩大研究内容方面又取得了重大的进展。测深方面,除了使用单一波束的回声测深仪外,已开始使用侧扫声呐和多波束测深系统，海洋遥感测深也取得初步成功。定位手段，由采用光学仪器发展到广泛应用电子定位仪器。定位精度由几千米、几百米提高到几十米、几米。测量数据的处理已经采用电子计算机。70年代以来，各主要临海国家已有计划地利用空间技术进行海洋大地测量和各种海洋物理场的测量(如海洋磁力测量)。特别是应用卫星测高技术对海洋大地水准面、重力异常、海洋环流、海洋潮汐等问题进行了比较详细的探测和研究。在海图成图过程中已广泛采用自动坐标仪定位、电子分色扫描、静电复印和计算机辅助制图等技术。海洋测量工作已从测量航海要素为主，发展到测量各种专题要素的信息和建立海底地形模型的全部信息。为此建造的大型综合测量船可以同时获得水深、底质、重力、磁力、水文、气象等资料。综合性的自动化测量设备也有所发展。例如1978年美国研制的960型海底绘图系统,就能够搜集高分辨率的测深数据，探明沉船、坠落飞机等水下障碍物，以及底质和浅层剖面数据等，并可同时进行海底绘图和水深测量、海底浅层剖面测量。海图编制除普通航海图的内容更加完善外，还编制出各种专用航海图（如罗兰海图、台卡海图）、海底地形图、各种海洋专题图（如海底底质图、海洋重力图、海洋磁力图、海洋水文图），以及各种海洋图集。由于越来越多的尖端技术的应用，特别是涉及探测、捕捞和贮藏的尖端技术的应用，使世界上的海洋渔业战后有了很大的发展。捕鱼是人类开发海洋的最古老的方式。可是要经济地使用现代化的捕鱼船，必须在捕鱼工具力所能及的范围内找到大量的鱼群。因此，最现代化的捕鱼船都装备有某种探测鱼群的系统，其中也有测深仪。丹麦、德国、日本、挪威、苏联、瑞典、和美国等，在回声测深仪和战时潜艇探测系统的基础上研制出了新型的探测系统，极大增加了捕鱼效率。第二章 网上调研丹麦的E-seasound率先采用了数字成像测深仪，但价格昂贵（每台售价双频机在30万人民币以上），而且只能存储30分钟的图像数据。国内目前使用最多的测深仪还是机械记录针式的，体积大，功耗大，故障率高。中海达公司经过多年的研究，率先推出HD-17/HD-18/HD-20型数字成像式测深仪，把打在记录纸上的模拟信号，用数字化图像的方法显示出来，并可以存贮，事后可随时回放和打印，用先进数字处理的方法捕捉水底回波信号，既精度高，又稳定可靠,用电子闪存，可存储50-100小时的记录图像数据，还配有USB存储盘，随时可将数据导出。中海达公司同时还推出了HD-16型轻巧工程测深仪，应该是目前最轻巧的测量型测深仪。虽然它只显示和输出水深无图像记录，但所得到的水深也是经过复杂的数字处理的，精度高而又可靠。中海达测深仪是目前国内商品化测深仪中最先进的测深仪。 2004年底中海达推出第二代HD-2（X）系列测深仪，第二代测深仪比第一代测深仪性能更加完善。 2007年月中海达推出了第二代HD-2（X）T升级系列测深仪，测深仪CPU更稳定、系统保护更全面、反应速度更快、数据吞吐量大等改进，更加适合外业人员的操作。HD3(X)0中海达公司在HD-2X系列的成功基础上，开发出的第三代全新数字化测深仪-HD3(x)0.HD3(x)0测深仪融合最尖端测深技术，引入先进的混频技术，是目前国内唯一具有高频混频电路技术的测深仪，这就减少由于换能器蜂鸣产生的表面噪音和增强回声强度。HD3(x)0默认配置200KHz/20Khz频率的换能器，适合大多数海测工程的测量需求，并且客户可以根据水环境定制不同频率的换能器。HD3(x)0测深仪根据声纳在水中的传输特性设计出完美的TVG曲线，用户在测深时可根据不同环境调整TVG曲线，从而优化测深精度，并有效地解决了浅水测深的难题。第三章 设计指标工作频率：200KHzl发射功率：50W l测深范围：0.3m120ml测深精度：2cm+0.1l吃水调整范围：0.0m9.0ml声速调整范围：13001700m/s l 显示：162LCD带背光液晶显示屏面板操作：4按键，菜单操作，自动背光显示l串口数据输出，9600波特率 l供电电源：12V电池供电，功耗4W，电量显示，欠压自动关机l环境：工作温度-3070，防水l尺寸：12520cm重量：0.5kg 特点： l微处理器全数字化处理，数字化采样速率达153600次/秒l自动增益控制 l水底门跟踪和脉宽选择技术的完美结合l全自动换档，无需人工干预l轻巧、稳定、可靠 l 在线机内固件程序升级，永远保持性能最先进第四章 目标市场定位针对小型客户，渔民，养殖场，第五章 测量原理5.1原理h=d2-(s/2)2d =12ct =750t5.2测深仪的构成 显示器是整机的中枢，其作用是控制协调整机工作；测量声波往返时间并将其换算成水深加以显示。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。发射换能器将电振荡信号转变为机械振动信号，即将电能转换为声能，形成超声波信号向海底发射。接收换能器的作用与发射换能器正好相反，它将从海底反射来的声波信号转变为电振荡信号，即将声能转换为电能。接收系统的作用是：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。电源设备通常为机器内部的电源或专用的变流机，目前大多数测深仪都可直接接船电工作。5.2测深仪对误差的处理声速误差（产生原因：温度，含盐量，静压力） 实际水深=实际声速标准声速显示水深时间电机的转速误差（产生原因：船电变化或者本身故障） 实际水深=电机额定转速电机实际转速显示水深海底底质和坡度的影响（产生原因：不同的海底底质对声波的反射能力差异较大） 根据不同的海底底质调整测深仪的灵敏度大小。航速的影响（产生原因：当船舶高速航行时，干扰噪声和空化现象的增加） 选择适当的换能器安装位置，可以帮助减小上述影响。5.4测深仪的组成 5.4.1水声换能器回声测深仪的换能器（transducer）是实现电能与声能相互转换的器件。用于将电振荡能量转换为声能向水下发射超声波的换能器称为发射换能器，用于将海底反射回来的超声波声能转换为电振荡能量的换能器称为接收换能器。发射换能器和接收换能器可以收发分开，也可收发兼用。原理：所谓压电效应，就是把晶体按一定方向切成薄片，并在晶体薄片上施加压力，在它的两端面上会分别产生正电荷和负电荷。反之在晶体薄片上施加拉伸力时，它的两个端面上就会产生与加压力时相反的电荷。与压电效应相反时电致伸缩效应，即在晶体的两个端面上施加交变电压，晶体就会产生相应的机械变形。我们利用电致伸缩效应和压电效应来产生和接收超声波。 5.4.2换能接收器外来声波作用在换能器的振动面上，从而使换能器的机械振动系统发生振动，借助于某种物理效应，引起换能器储能元件中的电场或磁场发生相应的变化，从而引起换能器的电输出产生一个相应于声信号的电压和电流。对于接受型换能器要求换能器有大的输出功率和高的灵敏度。第六章 技术实现方案 元器件选型第七章 成本估算第八章 总结图116 形貌扫描放大图照片大小：7.05.45如果有两张照片，并排放置。如果只有1照片，居中放置。结 论（或结语）结论包括对整个毕业设计（论文）工作进行归纳和综合而得出的总结，包括所得结果与已有结果的比较和尚存在的问题，以及进一步开展研究的见解与建议。结论集中反映作者的研究成果，表达作者对所研究的课题的见解，是全文的思想精髓，是文章价值的体现，结论要写的概括、简短。致 谢致谢应以简短的文字对课题研究与论文撰写过程中曾直接给予帮助的人员表示自己的谢意，内容应简单明了，实事求是。这不仅是一种礼貌，也是对他人劳动的尊重，是治学者应有的思想作风。参 考 文 献1 吴人洁. 复合材料的未来发展. 机械工程材料， 1994，18(1)：16-202 長隆郎. 發展性極In-situ復合材料. ， 1996, 35(4)：365-3693 Browna S. 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