深速儀工作原理

聲速儀是測量海水中聲波傳播速度的儀器，又稱聲速計(jì)。現(xiàn)代聲速儀多采用環(huán)鳴法(即脈沖循環(huán)法)原理。

儀器簡介

測量海水中聲波傳播速度的儀器，又稱聲速計(jì)。其基本原理是通過測量聲波在海水中固定距離內(nèi)的傳播時(shí)間來計(jì)算聲速。主要的工作原理有相位法和環(huán)鳴法等。在20世紀(jì)前期，采用間接測量法測定海水中的聲速，即測量海水的溫度、鹽度及深度等參數(shù)，然后按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算海水中的聲速。到20世紀(jì)40年代末才開始研制直接測量聲速的儀器，1957年出現(xiàn)了環(huán)鳴式聲速儀，60年代開始廣泛使用聲速儀測量海水聲速。運(yùn)用相位法原理的聲速儀，因其測量范圍比較小，未能廣泛應(yīng)用。

工作原理

環(huán)鳴式聲速儀的探頭由換能器及固定在定距離的反射面組成，測量時(shí)置于水中。在電信號(hào)激勵(lì)下，換能器發(fā)出起始聲脈沖，聲波經(jīng)過水中長度固定的通道到達(dá)反射面，再反射回?fù)Q能器。放大了的接收信號(hào)重新激勵(lì)發(fā)射器，觸發(fā)第二個(gè)聲脈沖。如此循環(huán)，形成系列脈沖。測出脈沖重復(fù)的頻率,并對(duì)電路的時(shí)延進(jìn)行補(bǔ)償,則聲速等于脈沖重復(fù)頻率與聲程長度的乘積。

測量范圍

聲速儀的測量范圍通常為1400~1600米/秒,度可達(dá)0.1米/秒。脈沖重復(fù)頻率般為幾千赫到幾十千赫，脈沖信號(hào)的載頻(基頻)為3~5兆赫。為減少溫度對(duì)聲程長度的影響，探頭的安裝結(jié)構(gòu)需要用線膨脹系數(shù)小的材料(例如殷鋼)制造。

為了便于艦艇和直升飛機(jī)在航行中測量聲速在深度方向的變化(聲速垂直分布)，有些聲速儀使用投棄式(即次投放后不回收)探頭。探頭在水中勻速下沉?xí)r，探頭內(nèi)的測量裝置測出聲速并由細(xì)導(dǎo)線將信息傳送到儀器。探頭的深度可根據(jù)下沉?xí)r間計(jì)算，也可以用深度傳感器直接測量。隨著探頭下沉,X-Y函數(shù)記錄儀就畫出條聲速隨深度的變化曲線。