HY1200系列声速剖面仪及其应用

    1 HY1200系列声速仪

    HY1200系列声速剖面仪是国内生产的高精度测量声速的设备。为了得到较高的声速测量精度,测量声波在已知距离内往返多次的时间,即用接收到的反射回波信号去触发发射电路,再发射下一个脉冲,这样不断地循环下去,这种方法被称为环鸣法。它采用环鸣法直接测量声信号在固定的已知距离内的传播时间进而得到声速,同时还通过温度及压力传感器测量温度和垂直深度。能快速、有效、方便地为测深仪、声纳、水下声标等水声设备校正测量误差提供实时的声速剖面数据,是水道测量、海洋调查、国防应用与研究等领域必不可少的设备。

    HY1200A型声速仪测量声速需要选择一台计算机或者PDA终端一同工作,声速仪水下机及其水密电缆通过水上连接电缆与电池盒、计算机或者PDA终端组成系统如图1、2。

    HY1200B型声速仪是自容式工作,用内装电源供电,可用钢缆或尼龙绳吊放至水下预定深度,相应的水深、声速、温度数据按定时或定深方式自动记录在机内存储器内,完成测量后,在水上打开自容式水密头,连接RS-232通讯电缆,将数据传输到计算机中。HY1200系列声速仪技术指标见表1。

    其中,测量速率:每秒5次;数据存储量:4000组(自容式);通信方式:RS485,9600波特率;电源要求:9V积层电池(电缆式)/814V镍镉电池(自容式),135mW;吊放电缆抗拉强度:4芯Kevlar电缆180kg;尺寸、重量:长30cm、圆筒直径6cm,118kg。

    2 声速仪精度及标定

    标定的必要性:换能器到反射平面的距离的相对精确度不应低于声速的相对精度,声速测量的相对误差为2@10-4,即200ppm,换能器到反射平面的距离为7cm,那么距离的测量精度要优于01014mm,传距离参量只能通过标定来获得。标定的另外一个目的是消除电路延时对声速计算的影响及晶体振荡器频率的离散性对时间测量的影响。为确保声速仪的精度,定期标定是必不可少的。

    为使HY1200声速仪获得较高精度,并得到电路延迟对声速计算的影响等参量,对其进行了温度标定和深度(压力)标定[1],取得完整的偏差数据,见表2、3。表2是国内外同类设备声速测量的指标;表3是标定声速时,HY1200及ODOM声速仪与标准声速偏差(2001年3月);图3是标定后与某进口声速仪同步观测的剖面图;图4是三台样机同步观测稳定一致性。

    3 声速仪应用

    根据GB 12327-19985海道测量规范6规定,水深测量前必须进行测深仪检查改正,0~20m水深区可以使用检查板进行校对测深仪改正数,在测区选择海况好、风和流较小海区进行。

    当船舷挂换能器工作时,使用检查板在较浅海域和潮水高、低平潮时间内,可进行校对改正。但是,测深仪改正数是间断不连续的,且精度较低。在有潮流、风浪时,难以达到检查、校对所要求的精度和目的。如果是船底安装换能器,船舷与换能器有一定距离,检查板校对法精度难以保证。