[实用新型]一种声速标定式船舶吃水检测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及船舶吃水检测、船舶运量检测、船舶安全检测等技术领域，特别是一种声速标定式船舶吃水检测系统。

背景技术

随着经济的发展，我国的内河航运量逐年增加，航道中船舶数量和密度均大幅提高，船舶吃水超限对航运安全的威胁日益严重，为了保证航道安全和通航效率，必须进行船舶吃水量测量。

现有船舶吃水检测系统是将单波束超声波传感器阵列固定在检测门上，检测门的两端用缆绳悬挂在作为浮体的船体或固定在桥架、或沉放在水底上。通过在水下向水面发射超声波和接收超声波来得出超声波的飞行时间乘以声速得出检测门到水面的距离，即检测门安装深度。使用的声速是固定的声速值或依据现场温度通过查表法得出声速值。当有船只通过时，船底反射超声波，可以得出检测门到船舶的距离。吃水深度是水面到检测门的距离与检测门到船舶的距离做差得到。

该系统目前存在的问题如下：

1、检测门的安装深度测量误差大。

2、使用的声速值与实际的值相差较大。因传感器处于浅水区变温层，不同深度温度不同。传感器测量的是浅水区变温层距离，温度不是单一值，造成测量误差大。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本实用新型要设计一种可提高测量精度的声速标定式船舶吃水检测系统。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种声速标定式船舶吃水检测系统，包括单波束超声波传感器阵列、检测门、水上基准面测量装置、温度测量装置、声速标定装置和吃水检测处理单元。所述的单波束超声波传感器阵列由多个单波束超声波传感器组成，所述的单波 束超声波传感器安装在检测门上，检测门两端用缆绳固定在水下，并在缆绳水面以上部分设置标识点。所述的声速标定装置包括已知遮挡距离的遮挡装置，所述的遮挡装置包括长距离遮挡超声波装置和短距离遮挡超声波装置，分别安装在检测门的两侧，通过长距离遮挡超声波装置和短距离遮挡超声波装置来反射检测门两侧的一个或多个单波束超声波传感器发射的超声波。所述的吃水检测处理单元包括补偿标定预处理模块和吃水检测处理模块，所述的补偿标定预处理模块用来构建和存储声速表，所述的吃水检测处理模块计算得出船舶吃水量。所述的温度测量装置安装在每一个单波束超声波传感器附近并将测量的温度值输入到补偿标定预处理模块。所述的水上基准面测量装置安装在缆绳标识点处。

一种声速标定式船舶吃水检测系统的工作方法，包括以下步骤：

A、检测门安装深度测量

通过测距仪测得水上基准面测量装置测得标识点距水面的距离h₂，由于标识点距检测门的距离h₁已知，故通过以下公式计算检测门在水下深度h₃：

h₃＝h₁-h₂

B、声速标定 

声速标定装置通过遮挡装置已知的超声波的传播距离d和单波束超声波传感器测得的飞行时间t，通过以下公式计算得出实时声速值。

v＝d/t

C、预先测得声速表

工作前，用声速标定装置预先构建检测门安装位置在浑水、略浑水、清水不同水质情况的声速与温度关系表。在一定范围内，声速V_T和温度T满足V_T＝V₀+K(T-T₀)的关系。

D、修订预先测得声速表

工作时，用声速标定装置实时计算声速-温度修订值。用声速标定装置中的长距离遮挡超声波装置标定一个长距离d₁的平均声速V₁值，用声速标定装置中的短距离遮挡超声波装置标定一个短距离d₂的平均声速V₂值。声速标定装置精确测得超声波的飞行时间和声速标定装置遮挡的单波束超声波传感器附近的温度测量装置测量的温度值，根据已知声速标定装置测量距离，计算声速标定装置所处位置平均声速。采用声速标定装置中的长距离遮挡超声波装置和声速标 定装置中的短距离遮挡超声波装置测出吃水检测门不同测量距离和不同温度条件的平均声速。具体修订步骤如下：

当船舶的吃水量在声速标定装置的长距离遮挡面的上表面以上或附近的船舶，转步骤D1；当船舶的吃水量在声速标定装置的短距离遮挡面的上表面以下或附近的船舶，转步骤D2；当船舶吃水位置在声速标定的长距离遮挡面和短距离遮挡面之间船舶，转步骤D3；