多普勒计程仪

多普勒计程仪多普勒计程仪是现代船舶上的一种新型航海计程仪器，其原理是利用相对于船舶航行水流的动压力，作用于压力传导室的隔膜上。再利用发射的声波和接收的从水底反射波之间的多普勒频移，来测量船舶相对于水底的航速和累计航程。

辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化。在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高 (蓝移(blue shift))。在运动的波源后面，产生相反的效应。波长变得较长，频率变得较低 (红移 (red shift))。波源的速度越高，所产生的效应越大。根据光波红 /蓝移的程度，可以计算出波源循着观测方向运动的速度。

多普勒计程仪计程仪准确性好，灵敏度高，可测纵向和横向速度，但价格昂贵。

多普勒计程仪受作用深度限制，超过数百米时，只能利用水层中的水团质点作反射层，变成对水计程仪。 

多普勒计程仪已成功应用于多种载体的导航,而其最大作用距离对于设计和使用都具有重要的意义。根据声纳方程各项的定义并根据多普勒计程仪工作时的特点,推导出不同条件下声纳方程中各项的计算公式,从而对多普勒计程仪的最大作用距离进行估计,最后将某型多普勒计程仪的相关参数代入推导的公式中,并进行计算得到理论计算值。同时还计算了多普勒计程仪在不同条件下的作用距离。^[1]

多普勒计程仪多普勒计程仪在船舶导肮中开始广泛应用。它不仅能测量船舶的纵向速度和横向速度,而且也能测出流压角。它与卫导设备配套,能够进行船位推算。与ARPA一起使用可进行船舶避碰及狭水道航行。还可以帮助大型油轮进行靠离码头和单点系泊。但是多普勒计程仪尚存有一定的误差。对双波束多普勒计程仪的某些误差作一粗浅的探讨。

声速误差 声波在海水介质中的传播速度是海水介质的温度、盐度和压力的函数,其中以水温对声速的影响最为明显。在工程设计中,一般的标准声速值是根据接近海面,水温为15.SC,盐度为35%。的标准情况下,根据声速的经验公式计算所得,近似取1504米/秒。

计算海水中声速的乌德经验公式为 C=1450+4.12t-0.037t’+1.14(6-35)+0.0175h(1) 其中C为海水中声波的传播速度(米/秒),t为海水表面的温度(℃),6为盐度(%。)。 因为,船舶航行海域的水介质的物理常数将随季节和海况的变化而变化,其声速不能固定,并与标准声速不等。^[2]

普遍采用双波束系统，影响测速精度的主要因素，虽然船用多普勒计程仪，采用双波束系统，可以有效地消除非线性误差，消除船舶上下颠簸引起的测速误差。并有效地消减因船舶纵摇引起的测速误差，但其测速精度仍然受到声速变化、船舶纵摇引起的发射波速俯角变化、换能器指向性等的影响。分析各因素对测速精度的影响。^[3]