[實用新型]一種聲速標定式船舶吃水檢測系統

有效

• 申請號: 201420644533.9
• 申請日: 2014-10-31
• 公開（公告）號: CN204250320U
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 熊木地;陸雷;劉新建;張慧
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: B63B39/12
• 分類號: B63B39/12;G01B17/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李洪福

技術領域

本實用新型涉及船舶吃水檢測、船舶運量檢測、船舶安全檢測等技術領域，特別是一種聲速標定式船舶吃水檢測系統。

背景技術

隨著經濟的發展，我國的內河航運量逐年增加，航道中船舶數量和密度均大幅提高，船舶吃水超限對航運安全的威脅日益嚴重，為了保證航道安全和通航效率，必須進行船舶吃水量測量。

現有船舶吃水檢測系統是將單波束超聲波傳感器陣列固定在檢測門上，檢測門的兩端用纜繩懸掛在作為浮體的船體或固定在橋架、或沉放在水底上。通過在水下向水面發射超聲波和接收超聲波來得出超聲波的飛行時間乘以聲速得出檢測門到水面的距離，即檢測門安裝深度。使用的聲速是固定的聲速值或依據現場溫度通過查表法得出聲速值。當有船只通過時，船底反射超聲波，可以得出檢測門到船舶的距離。吃水深度是水面到檢測門的距離與檢測門到船舶的距離做差得到。

該系統目前存在的問題如下：

1、檢測門的安裝深度測量誤差大。

2、使用的聲速值與實際的值相差較大。因傳感器處于淺水區變溫層，不同深度溫度不同。傳感器測量的是淺水區變溫層距離，溫度不是單一值，造成測量誤差大。

發明內容

為解決現有技術存在的上述問題，本實用新型要設計一種可提高測量精度的聲速標定式船舶吃水檢測系統。

為了實現上述目的，本實用新型的技術方案如下：

一種聲速標定式船舶吃水檢測系統，包括單波束超聲波傳感器陣列、檢測門、水上基準面測量裝置、溫度測量裝置、聲速標定裝置和吃水檢測處理單元。所述的單波束超聲波傳感器陣列由多個單波束超聲波傳感器組成，所述的單波?束超聲波傳感器安裝在檢測門上，檢測門兩端用纜繩固定在水下，并在纜繩水面以上部分設置標識點。所述的聲速標定裝置包括已知遮擋距離的遮擋裝置，所述的遮擋裝置包括長距離遮擋超聲波裝置和短距離遮擋超聲波裝置，分別安裝在檢測門的兩側，通過長距離遮擋超聲波裝置和短距離遮擋超聲波裝置來反射檢測門兩側的一個或多個單波束超聲波傳感器發射的超聲波。所述的吃水檢測處理單元包括補償標定預處理模塊和吃水檢測處理模塊，所述的補償標定預處理模塊用來構建和存儲聲速表，所述的吃水檢測處理模塊計算得出船舶吃水量。所述的溫度測量裝置安裝在每一個單波束超聲波傳感器附近并將測量的溫度值輸入到補償標定預處理模塊。所述的水上基準面測量裝置安裝在纜繩標識點處。

一種聲速標定式船舶吃水檢測系統的工作方法，包括以下步驟：

A、檢測門安裝深度測量

通過測距儀測得水上基準面測量裝置測得標識點距水面的距離h₂，由于標識點距檢測門的距離h₁已知，故通過以下公式計算檢測門在水下深度h₃：

h₃＝h₁-h₂

B、聲速標定?

聲速標定裝置通過遮擋裝置已知的超聲波的傳播距離d和單波束超聲波傳感器測得的飛行時間t，通過以下公式計算得出實時聲速值。

v＝d/t

C、預先測得聲速表

工作前，用聲速標定裝置預先構建檢測門安裝位置在渾水、略渾水、清水不同水質情況的聲速與溫度關系表。在一定范圍內，聲速V_T和溫度T滿足V_T＝V₀+K(T-T₀)的關系。

D、修訂預先測得聲速表

工作時，用聲速標定裝置實時計算聲速-溫度修訂值。用聲速標定裝置中的長距離遮擋超聲波裝置標定一個長距離d₁的平均聲速V₁值，用聲速標定裝置中的短距離遮擋超聲波裝置標定一個短距離d₂的平均聲速V₂值。聲速標定裝置精確測得超聲波的飛行時間和聲速標定裝置遮擋的單波束超聲波傳感器附近的溫度測量裝置測量的溫度值，根據已知聲速標定裝置測量距離，計算聲速標定裝置所處位置平均聲速。采用聲速標定裝置中的長距離遮擋超聲波裝置和聲速標?定裝置中的短距離遮擋超聲波裝置測出吃水檢測門不同測量距離和不同溫度條件的平均聲速。具體修訂步驟如下：

當船舶的吃水量在聲速標定裝置的長距離遮擋面的上表面以上或附近的船舶，轉步驟D1；當船舶的吃水量在聲速標定裝置的短距離遮擋面的上表面以下或附近的船舶，轉步驟D2；當船舶吃水位置在聲速標定的長距離遮擋面和短距離遮擋面之間船舶，轉步驟D3；