Năm 2017 Lưu hành nội bộ chưƠng trình bồi dưỠng nâng hạng gcnkncm thuyền trưỞng hạng nhấT



tải về 13.07 Mb.
trang20/24
Chuyển đổi dữ liệu02.06.2018
Kích13.07 Mb.
1   ...   16   17   18   19   20   21   22   23   24

Bài 2: MÁY ĐO SÂU HỒI ÂM

2.1 Nguyên lý đo sâu bằng sóng âm


Để đo độ sâu dưới đáy tàu người ta sử dụng phương pháp sau: từ trung tâm điều khiển phát, điều khiển máy phát để tạo ra xung dao động cực mạnh phát xuống màng dao động phát, tạo ra sóng siêu âm phát xuống đáy biển. Khi sóng siêu âm gặp đáy biển, phản xạ trở lại, màng dao động thu nhận được sóng siêu âm, người ta đo được khoảng thời gian phát và thời gian thu. Vì vậy, tính được độ sâu dưới đáy biển theo công thức sau:
h =

  • C: Vận tốc truyền âm trong nươc biển.

  • t: Thời gian thu và phát.

  • L: Khoảng cách giữa màng dao động thu và phát.

Để chỉ báo tín hiệu độ sâu, màng dao động thu sóng siêu âm để biến thành dao động điện áp đến bộ phận khuyếch đại tín hiệu, đưa đến trung tâm điều khiển rồi đến máy chỉ báo độ sâu.

Nếu độ sâu lớn thì L/2 rất nhỏ so với c.t/2 nên độ sâu có thể viết:



h =

Thực tế, nhiều máy đo sâu hiện nay người ta chỉ sử dụng một màng dao động kép (vừa phát, vừa thu) nên khử được sai số do có khoảng cách L.

Như vậy, việc đo sâu bằng sóng âm thực chất là việc đo khoảng thời gian giữa lúc phát và thu sóng siêu âm. Vì khoảng thời gian này rất nhỏ, nên việc đo được chúng tương đối phức tạp.

Để biểu thị độ sâu đo được thông qua thời gian đo được bằng nhiều phương pháp như:



  • Dùng đèn chỉ thị độ sâu.

  • Ghi độ sâu bằng băng giấy.

  • Dùng mang hình điện tử.

  • Chỉ báo bằng số.

2.2 Phương pháp tạo ra sóng siêu âm


Các dụng cụ thủy âm (máy đo sâu), người ta dùng phương pháp sau để tạo sóng âm:

  • Trong môi trường đàn hồi, người ta đặt một nguồn phát sóng siêu âm (màng dao động phát). Màng dao động đó có bề mặt tiếp xúc với các phần tử của môi trường và làm thay đổi áp lực của môi trường, sự thay đổi trạng thái của môi trường bị nén hoặc dãn ra nhờ sự đàn hồi mà được truyền từ phần tử này sang phần tử khác. Đó là sự truyền sóng âm trong môi trường.

  • Nếu trong vùng có sự tác động của nguồn âm, ta đặt một vật có khả năng dao động dưới tác dụng của môi trường bên ngoài thì vật đó sẽ lặp lại những dao động của nguồn. Như vậy, ta thu được sóng âm (màng dao động thu). Sau đây là những phương pháp tạo ra và thu sóng siêu âm.

2.2.1Phương pháp tạo sóng siêu âm (chế tạo ra màng dao động phát):


H
∆L
iệu ứng từ thuận
: khi cho một thanh kim loại có từ tính như: niken, côban,… và cuốn xung quanh nó những vòng dây, sau đó cho dòng điện xoay chiều có tần số cao chạy qua thì lúc này thanh kim loại bị thay đổi kích thước (thay đổi chiều dài, chiều rộng theo quy luật của tần số nguồn điện tác dụng).

Nếu ta có nhiều thanh kim loại như trên ép chặt lại với nhau như li biến thế và cho dòng điện xoay chiều hoặc một chiều dưới dạng xung điện cực mạnh chạy qua thì dưới tác dụng của dòng điện, các thanh kim loại sẽ thay đổi kích thước theo quy luật tần số dòng điện và như vậy các thanh kim loại sẽ va đập vào nhau, lúc đó phát ra âm thanh có tần số nhất định. Nếu các thanh kim loại được ép với nhau càng chặt thì tần số âm càng lớn, sẽ tạo ra sóng siêu âm. Lợi dụng hiệu ứng này người ta chế tạo ra màng dao động phát.


      1. Phương pháp thu sóng siêu âm (chế tạo màng dao động thu)


Hiệu ứng từ nghịch: gồm thanh kim loại như: niken, xung quanh có cuộn dây. Nếu ta dùng lực cơ học để làm thay đổi chiều dài của thanh niken bằng cách kéo hoặc nén thì lúc này thanh kim loại cĩ nhiễm từ. Trong lòng của cuộn dây đó ta thấy suốt điện động ra của cuộn dây luôn tỉ lệ với tần số kéo nén, gọi là hiện tượng cảm ứng từ nghịch. áp dụng để chế tạo màng dao động thu sóng siêu âm

Màng dao động thu dựa trên nguyên lý sau: gồm các thanh niken ép lại với nhau và có cuộn dây xung quanh, khi sóng âm phản xạ trở về từ đáy biển, tác dụng vào thanh kim loại. Lúc này sóng âm truyền trong môi trường nước biển chạy qua lớp tiếp giáp với môi trường thứ hai là thanh kim loại niken, làm kim loại này rung lên theo tần số của nguồn âm, các thanh kim loại này va đập vào nhau chúng di chuyển tường đối trong lòng cuộn dây mà thanh kim loại niken đã có từ tính sẵn nên trong cuộn dây sẽ xuất hiện một sức điện động cảm ứng. Như vậy tín hiệu sóng âm thu về được chuyển thành tín hiệu điện.

Nhược: Nguồn tiêu thụ của màng dao động tương đối lớn. Thôn gthường 1500 – 2000(V) phóng qua cuốn dây này mới tạo ra được công suốt yêu cầu của máy phát

Rất nguy hiểm cho người thợ sửa chữa. Tần số phát ra trong 1 phạm vi từ 24 Khz – 35 Khz

Kích thước của màng dao động thu phát cồng kềnh

2.3 Sai số của máy đo sâu hồi âm


Sai số do máy đo sâu hồi âm nhận được có thể chia ra làm hai loại: sai số dụng cụ và sai số phương pháp.

  • Sai số dụng cụ: là sai số sinh ra do sự chưa thật hoàn chỉnh của thiết bị, của các chi tiết máy hay do sự điều chỉnh chưa hợp lý. Muốn hạn chế sai số này phải lắp đặt, chỉnh lý, bảo quản, khai thác máy một cách thích hợp.

  • Sai số phương pháp: sai số này chủ yếu phụ thuộc vào các yếu tố bên ngoài hay sinh ra từ nguyên lý của máy đo sâu hồi âm. Sau đây là một số loại sai số này:

2.3.1 Sai số mạch 0


Như ta đã biết theo nguyên lý đo sâu thời điểm phát thì kim ghi ( hoặc tia quyt phải bắt đầu ứng với vị trí 0 m trên thước. Nhưng trong thực tế khi bắt đầu phát thì kim ghi hoặc tia quyt xuất pht ở thời điểm ± 0 m

Nếu ở vị trí – 0 m người ta gọi là hiện tượng phát sớm

Nếu ở vị trí +0m người ta gọi là hiện tượng phát muộn

Phát sớm hay phát muộn đều có kết quả đọc độ sâu sai. Để kiểm tra trực giác khi hoạt động máy đo sâu thì 1 số my người ta lắp thêm đường zero liner. Lúc đó người ta xoay núm zero liner về vị trí 0m. Một số máy người ta dùng đường zero liner để điều chỉnh theo đường mớn nước. Như vậy độ sâu đọc được ta không cần phải cộng thêm mớn nước của con tàu. Một số máy đo sâu không lắp thêm thiết bị này thì vấn đề điều chỉnh phát đúng vạch 0 gặp rất nhiều khó khăn yêu cầu có thợ sửa chữa chuyên ngành.


2.3.2 Sai số do tốc độ truyền âm tính toán khác với trị số thật


Khi tính toán, thiết kế máy đo sâu hồi âm, người ta lấy tốc độ truyền âm trong nước biển là một giá trị không đổi (1500 m/s). Nhưng thực tế, tốc độ truyền âm là một hàm của nhiều biến số như: độ mặn, nhiệt độ, áp suất, độ sâu, … sự khác nhau của một số vùng nước, tốc độ truyền âm của mỗi vùng cũng khác nhau, sự chênh lệch giữa tỷ số tốc độ thật và tốc độ tính toán có thể lớn đáng kể, ảnh hưởng tới độ chính xác của phép đo. Người ta xác định sai số này bằng công thức:

h = h (-1)

h: độ sâu khi đo (độ sâu đo được trên máy).

Co: tốc độ tính toán của sóng siêu âm.

C: tốc độ thật của sóng siêu âm.

Khi Co > C thì h mang dấu âm.

Khi Co < C thì h mang dấu dương.



Tốc độ truyền âm trong nước biển từ: 1460 m/sđến 1550 m/s.

2.3.3 Sai số do đáy biển nghiêng


Các máy đo sâu sử dụng sóng siêu âm với tần số khoảng 20 -35 MHz. Để tăng tính định hướng, với khoảng tần số này, màng dao động phát phát sóng siêu âm xuống đáy biển thành búp phát có góc mở . Như vậy, khi đáy biển nghiêng so với mặt phẳng ngang một góc  thì máy đo sâu sẽ đo được độ sâu h’ khác với độ sâu thực thẳng đứng dưới đáy tàu h. Do đó, độ sâu đo được sẽ mang một sai số là: h = h – h’

Xét tam giác ABC ta có: h =

-> h = - h’ = h’ (sec - 1)

Như vậy, ta thấy độ nghiêng của đáy biển càng lớn thì h càng tăng. Khi  < 300, sai số này không đáng kể so với độ sâu đo được.



2.3.4 Anh hưởng của tàu lắc tới đô chính xác của máy đo sâu


Khi tàu lắc, bề mặt của màng dao động thu phát luôn bị dao động. Mặt khác, cũng bị ảnh hưởng của bọt khí dưới đáy tàu. Như vậy, làm cho sự truyền âm giữa lúc phát và thu và thu không đúng thực tế với độ sâu dưới đáy tàu, làm giá trị độ sâu đo được mang sai số.

Sai số do ảnh hưởng của tàu lắc rất khó xác định. Vì vậy, trong thực tế người ta không tính đến nó.



Để giảm ảnh hưởng của tàu lắc đến sự hoạt động của máy đo sâu hồi âm, chủ yếu người ta chọn vị trí lắp đặt màng dao động ở vị trí thích hợp nhất.

2.3.5 Sai số do có đường cơ bản


Khi đo độ sâu ở các vùng có độ sâu nhỏ 20m thì ta phải tính toán khoảng cách giữa màng dao động thu đến màng dao động phát theo công thức tính độ sâu dưới đáy tàu:

h =

Nhưng giả sử, ta dùng công thức gần đúng để tính toán giá trị độ sâu:



h =

Giả sử khi đo sâu, giá trị độ sâu đo được không ảnh hưởng của các sai số khác thì:



hđo =

Ta có sai số do đường cơ bản sinh ra: h = h – hđo = -

Hay h = - hđo

Để khắc phục sai số này, các máy đo sâu hiện nay người ta đặt màng dao động thu và phát gần chung một vị trí hoặc màng dao động kép vừa phát vừa thu sóng siêu âm. Như vậy, sẽ loại trừ được sai số này.






1   ...   16   17   18   19   20   21   22   23   24


Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©hocday.com 2019
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương