Основными источниками погрешности доплеровских лагов могут стать:
неточность измерения средней частоты доплеровского спектра; изменение скорости звука в морской воде;
изменение углов наклона лучей антенной системы; наличие вертикальных составляющих скорости судна;
погрешности, допущенные при монтаже антенной системы на судне; погрешности, порождаемые неудачным выбором места установки антенн на
судне.
При правильном выборе схемы и параметров лага общая погрешность, изме-рения средней доплеровской частоты мала и составляет доли процента [1,14].
В общем случае погрешность измерения скорости судна зависит от соответствия действительной скорости распространения звука в морской воде тому ее значению, которое используется в расчетных алгоритмах лага. Наиболее часто вычисления производятся для скорости, равной 1500 м/с. Отклонение скорости звука от указан-ного расчетного значения, может достигать 4%. Соответственно погрешность изме-рения скорости судна без принятия специальных мер будет достигать такой же ве-личины.
Поскольку наименее стабильным фактором, влияющим на скорость звука, явля-ется температура морской воды, то для ее автоматического определения в состав ла-га вводят специальный датчик температуры—термистор, который обычно помеща-ют в одном корпусе с акустической антенной. При этом погрешность, порождаемая указанным фактором, может быть снижена примерно до 0,2%. От указанной по-
ДП γ х
грешности свободны лаги, использующие антенные решетки.
Неточности изготовления и установки на судне
акустических антенн приводят к появлению откло-
v’x vx v
нений фактических углов наклона лучей антенной
системы от их расчетных значений. Возникающие в
результате систематические погрешности опре-
v’y
vy Рис. 2.16
деляются при испытании лага после его установки на у судне, а затем учитываются в вычислительном уст-
ройстве.
Погрешность в азимутальной ориентации антен-ного блока приводит к появлению в каналах измерения продольной составляю-щей скорости судна доплеровских сдвигов, зависящих от величины поперечной скорости судна, и наоборот при измерении поперечной скорости возникает по-грешность, обусловленная влиянием продольной скорости (рис. 2.16). Так, при смещении антенн на некоторый угол значения измеренных скоростей vx и vy будут определяться следующими равенствами:
v vx cos vy sin, v vx sin vy cos, (2.28)
где vx и vy истинные значения продольной и поперечной составляющих скорости судна. Для устранения указанной погрешности проводят оценку значения угла после установки лага на судне. С этой целью при испытании лага на мерной ли-нии измеряются истинные значения составляющих скорости судна и вычисляются погрешности xи vy показаний лага. Если принять во внимание, что углы
малы, равенства (2.28) можно переписать в виде:
x vx vy, v vxy. (2.29) Отсюда нетрудно найти выражение для оценки значения угла :
vx vy vx vy
(2.30)
Вычисленное значение погрешности азимутальной ориентации антенны по-зволяет уточнить показания лага. Для этого могут быть использованы следующие приближенные равенства:
vx vx vy . (2.31)
При плавании углы наклона лучей к горизонту могут измениться под воздейст-вием качки, появления крена или дифферента, что также приводит к дополнитель-ным погрешностям в измерении скорости. Как это было показано ранее, при исполь-зовании многолучевых антенных систем эти погрешности значительно меньше, чем в случае однолучевой антенны.
При наличии вертикального движения судна также как и при угловой качке воз-никают дополнительные доплеровские сдвиги частот за счет изменения расстояния от антенны до отражающей поверхности [12]. Эти составляющие погрешности мо-гут быть снижены за счет осреднения измеренной скорости.
В заключение, приведем оценки результирующих погрешностей промышленных образцов лагов [1]. Для высокочастотных лагов среднеквадратичная погрешность составляет 0,2÷0,5%. В рекламных проспектах лучших зарубежных образцов указы-ваются цифры от 0,1÷0,2%. В упрощенных моделях погрешность может достигать 1÷2%. При измерении относительно низких скоростей движения судна абсолютная погрешность лага лежит в пределах 0,01÷0,05 уз.