第8章 船用回声测深仪echo sounder--ESD一．水声学的基础知识1．水声的概念（1）声波：声源振动在介质中的传播过程。
（2）声波的传播形式：纵波、横波、表面波（3）声波的传播特性：P1501．声波在水介质中的传播形式为纵波，其传播途径为直线；2．声波在同一介质中的传播速度基本恒定，而在不同介质中的传播速度不同；3. 声波从一种介质进入另一种介质时，将产生反射、折射、散射和绕射等物理现象；4．声波在介质中传播过程中，由于扩散和吸收的作用，声波能量将逐渐衰减。
（4）超声波：高于20KHz船用回声测深仪：20KHz ～200KHz（5）水声：声波在水中传播的现象。
2．声波在水中的传播速度： 但海域不同，介质的弹性系数E 和密度也不同，故改用经验公式。
P150可见，C 与海水的温度、含盐量、静压力有关。
根据实测资料得知，海水温度每增加1℃，声速增加约3，3m ／s ；含盐量每增加1％o ，声速增加约1.5m ／s ；海水的静压力是随着水深的增加而增大，水深每增加100m ，由于静压力的增大而引起声速增加约3.3m ／s 。
而在通常情况下，海水温度是随水深的增加而降低，所以由于水深的增加引起的静压力增大及温度降低而影响声速的变化量几乎相互抵消。
因而，在计算海水中的声速时，往往不计及海水深度变化引起的声速变化量，只需将海水表面温度和含盐量代入经验公式进行计算，所获得的结果足以满足航海的要求。
3．声波在水中的传播（1）近似以直线传播（2）具有反射与折射特性：要求海底具有好的反射性能。
岩石、石砾或碎石底、淤泥（3）水层反射4．声波在水中的传播损耗（1）扩散损耗：指声能传播的扩散面增大而引起的损耗。
不是能量的损耗，主要是随传播距离和面积的增大而使单位面积上的能量强度变小的情形。
f ↑ → 扩散损耗↓（2）衰减损耗：由于声波传播时的吸收和散射的作用引起的损耗。
是能量的损耗 f ↑ →衰减损耗↑5．声的混响：散射声波所形成的干扰称之。
水深测量误差分析与改正方法探析1影响测量精度的因素1.1潮汐因素在水深测量中，当所测的水深值订正至规定的深度基准面时，不同时间段所测量的同一测线，检查水深记录并无操作不当等原因，但其水深却存有系统的差异现象，通常情况下，这种误差便是潮汐因素造成的。
水位观测是为了保证将所测的水深订正至规定的深度基准面。
水位观测是通过永久性验潮站或临时验潮站来完成的。
一般情况下，在海洋近岸工程所做的大比例尺水深地形测量工作，此海区的潮汐性质已经确定。
但是，如果水深测量的工作区不处在验潮站的有效服务区范围内，就不能保证在同一时间在工作区和验潮站所测得的水位涨落基本相同和达到规定的水深测量要求的精度。
为此，《海洋工程地形测量规范》中规定，验潮站布设的密度应能控制全测区的潮汐变化。
相邻验潮站之间的距离应满足最大潮高差小于等于0.4m，最大潮时差不大于1h，且潮汐性质应基本相同。
在常规的水深测量过程中，该规定是实施验潮应满足的基本条件。
但是沿岸港湾频繁出现假潮现象，这会给水深地形测量中的水位改正带来困难，使交叉点水深不符值超限。
测量工作期间出现假潮，局部潮位发生变化，这一海洋现象极易使测深工作受到影响。
如1987年的国家重点项目——神木煤外运深水港选址过程中，曾因测量时间段的不同而同点水深竟差0.5m以上，造成测量工作再次返工。
为了避免这一海洋现象对水深地形测量水位改正的影响，测区内应安放水位计与测区外验潮站同步验潮，或根据工作区的情况，在条件许可的情况下临时验潮站设于工作区近岸。
1.2气象因素航行中的船只因受风向、风速的影响，其船行姿態随时发生变化。
水深测量时，船只航行是按照预先设计好的测线工作的，当风力垂直测线吹来，船只受风面极易造成侧向不同程度的倾斜。
安装在船舷的测深仪换能器因船只不同程度的倾斜造成了换能器吃水的深度不断变化，引起水深测量数据的差异。
这种水深测量数据的差异具有规律性，往往造成图载水深随测线航向往返而变化，船只往测数据偏深而返测数据偏浅，或反之。
声学参数测量与实验误差分析声学参数测量是声学研究和工程实践中的重要环节，它涉及到声音的传播、反射、吸收等各种现象的定量描述。
然而，在实际测量中，由于各种原因，总会存在一定的误差。
本文将探讨声学参数测量中的实验误差，并进行分析和讨论。
声学参数测量中的实验误差可以分为两大类：系统误差和随机误差。
系统误差是由于测量仪器、测量方法或环境条件等固有的偏差而引起的误差。
随机误差则是由于测量过程中的不确定性因素引起的，如测量仪器的精度、人为误差等。
首先，我们来讨论系统误差。
系统误差是由于测量仪器或方法的固有偏差引起的，这种误差在每次测量中都存在，并且对结果产生一定的偏离。
例如，声压级的测量中，使用的测量仪器可能存在灵敏度不均匀、频率响应不平坦等问题，这些问题都会对测量结果产生一定的影响。
为了减小系统误差，我们可以采取一些校正措施，如使用标定器对仪器进行校准，选择合适的测量方法等。
其次，我们来讨论随机误差。
随机误差是由于测量过程中的不确定性因素引起的，它是无法完全消除的。
例如，声音传播的测量中，环境条件的变化、测量人员的操作技巧等都会对测量结果产生一定的影响。
为了减小随机误差，我们可以采取一些措施，如增加测量次数，取平均值，进行数据处理等。
除了系统误差和随机误差外，还存在一些其他的误差来源。
例如，由于测量仪器的限制或测量条件的限制，无法完全准确地测量到某些参数。
此外，测量过程中可能还存在一些不可避免的人为误差，如读数误差、操作误差等。
这些误差虽然无法完全消除，但可以通过合理的实验设计和严格的操作流程来减小其影响。
在实验误差分析中，还需要考虑数据处理的方法。
常见的数据处理方法包括平均值法、最小二乘法、相关分析等。
这些方法可以对实验数据进行统计分析，从而得到更准确的结果。
此外，还可以进行不确定度分析，以评估测量结果的可靠性和精度。
综上所述，声学参数测量中存在着实验误差，其中包括系统误差和随机误差。
为了减小误差的影响，我们可以采取一些校正措施和数据处理方法。
回声测速练习题回声测速（Echo Sounding）是一种常见的水深测量技术，通过发送声波信号并记录其回声来确定水体深度。
它在海洋、湖泊和河流的水深测量以及海底地形和岩层结构的研究中起着重要作用。
下面是一些回声测速练习题，帮助您更好地理解回声测速的原理和应用。
练习题一：回声测速原理回声测速利用声波在水中传播的特性来测量水深。
请简要描述回声测速的原理，并说明为什么测量结果会受到岩层的影响。
练习题二：声速计算声速是回声测速中的关键参数，它决定了声波在水中传播的速度。
已知在海水中声速约为1500米/秒，请计算以下两个情况下的声波传播时间：a) 测量点到水底的垂直距离为500米；b) 测量点到水底的水平距离为1000米。
练习题三：测量误差分析在实际的回声测速测量中，可能会产生一些误差。
请分析以下几个因素对测量结果的影响，并提出相应的解决方法：a) 声波的衰减；b) 测量船只的晃动；c) 地形复杂导致返回回声不清晰。
练习题四：回声测速的应用回声测速在海洋调查、水下地理勘探等领域都有广泛的应用。
请列举并简要描述回声测速在以下两个方面的具体应用：a) 海洋科学研究；b) 水下工程勘测。
练习题五：回声测速的发展与前景随着科技的进步，回声测速技术不断发展。
请谈谈您对回声测速技术未来发展的看法，并预测可能的研究方向和应用领域。
总结：回声测速是一种有效的水深测量技术，广泛应用于海洋科学研究和水下工程勘测等领域。
掌握回声测速的原理和应用对于理解海底地形和岩层结构至关重要。
通过练习题的完成，希望能够加深对回声测速的理解，并能够应用于实际的测量和研究工作中。
