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本论文从单波束测深原理出发，设计适用于实验室教学的浅水单波束声纳测深系统，用实验室水槽模拟海洋环境，在水槽中埋设各种模型构件，进行测深实验，对测深数据进行分析和校正，并在PC机上编写测深数据的显示软件，对测深剖面进行显示。
随着海洋开发的日益深入，用于水下勘探的相关技术越来越受到人们的重视。测深技术作为用于水下探测的一种重要技术，主要用来测量水中物体的存在、位置及形态和对水下地形的描绘。声纳测深技术是最常用的测深技术之一，该技术主要是利用超声波回波时间与超声波在介质中传播的速度来计算深度。以回波测深原理为基础的单波束声纳测深仪被最早运用于海洋探测，单波束声纳测深仪主要由发射，接收和换能器探头三部分组成，只接收单个信号，反映单个测点深度。随着电子技术与计算机技术的突飞猛进，单波束测深技术被多波束测深技术取代，测量仪器也由单波束回波测深仪转变为能获取更多数据的多波束声纳设备。
中国地质大学(武汉)于2003年开设《海洋地球物理》这门新课程，在教学中急需声纳测深实验仪器，但目前声纳仪器主要用于海洋环境的测量，将通用的声纳仪器引入实验室用于教学成本太高，本文旨在设计和研究能在实验室水槽浅水环境下，运用单波束测深原理进行测深的仪器和方法。
本文首先介绍了单波束测深原理、声波换能器的结构，在此基础上，结合实验室环境和教学需要给出单波束声纳测深系统的整体结构，测深系统主要由下位机，上位机显示和水下模型组成，下位机负责超声波的发送和接收，将数据传输至上位机后，上位机对数据进行显示。
下位机以单片机C8051F020为控制核心并发出30kHz的单脉冲信号，通过高压发射模块变成高压脉冲信号，激励发射探头发射声波信号，接收部分将换能器接收到微弱回波信号进行放大，滤掉其中的噪声并通过A/D转换进入单片机，下位机通过RS-232接口实现与上位机的通讯。
然后本文研究了上位机中的数据显示技术。将测深数据存为标准的SEGY数据格式，以BMP位图作为数据成图的存储方式，运用内存映像文件实现大型数据的读取，分析图像显示闪烁产生的原因，并通过双缓冲绘图模式解决这一问题。基于以上的研究，测深系统采用Visual C++2005开发完成，实现了数据的转换，大型数据的读取，运用实现数据的多种显示方式。
最后介绍了水槽实验室模型实验情况，给出具体实验步骤，在水槽中埋设斜面模型和背斜模型，通过对声波仪波形数据的分析，绘制测深数据剖面，读取回波时间，计算深度。通过回波时间计算的深度为视深度，实际深度需要通过校正得到，本文通过斜面模型和背斜模型的校正公式对视深度进行校正，并与实测深度进行对比。
本论文给出了实验室用浅水单波束声纳测深仪的整体设计方案，在水槽实验室中完成了对模型构件的测量和对测量数据的分析，验证了单波束声纳测深系统在实验室浅水环境下良好运用的可行性。