定义：船用计程仪是用来测量船舶运动速度和累计船舶航程的仪器。
分类：船用计程仪按其测量参照物不同分为相对计程仪和绝对计程仪两种。
相对计程仪(relative log),为对水跟踪，计风不计流。
绝对计程仪(absolute log)，可以对海底跟踪，计风计流；水深很深时，对水层跟踪。
一、电磁计程仪（electromegnatic log）
1.测速、计程原理
利用电磁感应原理测量船舶相对水的速度和航程的计程仪。
测速原理：
船舶以速度V前进或后退时，水层切割传感器磁场的磁力线，两个电极有感应电势产生：航速V与感应电势成正比。将传感器产生的感应电势送到显示器，经放大处理后可变为航速显示。
计程原理：船舶的航程是航速对时间的积累，设置航速积分器，测量航程并显示。
测速、计程原理框图：
2.主要组成及作用
1）传感器
传感器是电磁计程仪的测速器件，分为平面型和导杆型两种。现多使用平面型。
作用是将非电量的航速转换为与航速成正比的电信号，便于传输、放大和处理。
使用与保养：激磁电源要稳定；传感器舱室避免高温和潮湿；进坞时，检查传感器电极有无损伤并进行清洁；在热带海域停泊时间较长时，应给传感器通电。
2）放大器(amplifier)
组成：输入电路、放大电路、变换电路、分频电路、自校电路和电源电路。
作用：放大传感器送来的航速信号；抑制传感器本身的缺陷产生的干扰信号；检测放大器本身功能。
3）显示器(display unit)
航速显示和航程显示。
二、多普勒计程仪（doppler log）
利用多普勒效应测量船舶绝对速度和航程或对水层的速度和航程的计程仪。
1.测速、计程原理
测速器件为超声波换能器(transducer)。
1）多普勒效应(doppler efect)
多普勒效应：当发射源与接收体之间存在相对运动时，接收体接收的发射源发射信息的频率与发射源发射信息频率不相同的现象。
多普勒频移(doppler shift)：接收频率与发射频率之差。
Df= fR - fT = V/C·fT
其中：V为接收体与声源相互靠近或相互远离的速度，C为声速
接收体将发射源的声波再反射到声源后被接收的多普勒频移应为：
Df = fR - fT = 2V/C·fT
2）测速、计程原理
在船底安装发射超声波和接收反射回波的换能器，发射、接收换能器以q角向海底或某一水层发射超声波和接收反射回波。
船舶以航速V航行时，航速V在超声波发射与接收方向的分量为Vcosq，接收换能器接收反射回波的多普勒频移为：
测得回波的多普勒频移Df，即可求得航速V。设置航速积分器就可以求得航程。
2.多普勒计程仪的组成及各部分的主要作用
1）换能器
换能器的发射角（波束俯角）q一般约为60°，使船舶沿水平方向移动时，反射回波产生多普勒频移。
2）收发器(transmitting and receiving unit)
包括发射系统、接收系统、计算电路、补偿电路、自校电路等单元。
3）显示器
3.影响多普勒计程仪测速精度的因素
1）声速变化的影响
声速变化的影响将是影响测量精度的主要因素。
2）船舶上下颠簸的影响
单波束发射与接收回波信号的多普勒频移为：
Df =2fT/C (Vcosq-Usinq)
双波束多普勒计程仪就是在船底安装以相同的q分别向船首、船尾和向左舷、右舷发射和接收超声波，所测的多普勒频移Df中消除了船舶上下颠簸速度U的影响，测得了较精确的航速。双波束多普勒计程仪不但能有效地消除船舶上下颠簸对测速的影响，还较好的消除了船舶纵摇对测速的影响和单波束计程仪的非线性测速误差。
4.多普勒计程仪的分类
多普勒计程仪按其测量船舶不同航速可分为如下几种类型。
1）一元多普勒计程仪(monogenesis doppler log)
即单轴多普勒计程仪，简称为多普计程仪。它在船底安装有两个换能器，分别向船首方向和船尾方向发射和接收超声波，即采用双波束发射与接收，只能测量船舶前进和后退速度。
2）二元多普勒计程仪(dual doppler log)
即双轴多普勒计程仪，又称为多普勒导航仪，它在船底靠近船首位置（距船首约5船长处）安装有四个换能器，分别向船首、船尾和向左舷、右舷发射和接收超声波，即采用四波束发射与接收，能够测量船舶前进、后退速度和船首左右方向移动速度。
3）三元多普勒计程仪(ternary doppler log)
即三轴多普勒计程仪three-axial，又称为多普勒进港系统及速度计程仪。它除了在船底靠近船首位置安装有四个换能器，分别向船首、船尾方向和向左舷、右舷方向发射和接收超声波，即采用四波束发射与接收外，还在靠近船尾位置安装二个换能器，分别向左舷、右舷方向发射和接收超声波，即采用六波束发射与接收。除了能够测量船舶前进、后退速度和船首左右移动速度外，还测量船尾左右方向移动的速度。
三、声相关计程仪(acoustic correlation log)
利用对水声信息的相关技术处理来测量船舶航速和累计船舶航程。
特点：不但能够测量船舶速度、航程，还可以测量水深，测量精度高。
1.声相关计程仪组成及各部分的主要作用
一台声相关计程仪主要由换能器(transducer)（发射换能器Bt和接收换能器Bf、Ba）、电子柜(electronic unit)和显示器组成。
发射换能器Bt安装在船底中部，由电子柜中发射系统产生的电信号推动，以较大的波束宽度向垂直方向和船首、船尾（双轴声相关计程仪还向左右舷方向发射）方向发射超声波。安装在船底靠近船首的接收换能器Bf和靠近船尾的接收换能器Ba，分别接收反射回波信号并送到电子柜。
电子柜内包括电源系统(supply system)、发射系统(transmitting system)、放大器I、II(amplifiers)和相关处理器III(correlation processor)等。电源系统将船电转换为计程
仪所需要的电源；发射系统产生具有较大功率的电信号推动发射换能器工作；放大器I、II分别放大来自两个接收换能器的回波信号；相关处理器III对经放大后的两路回波信号进行延时、乘法、积分等相关运算处理，解算出航速信息、航程信息和水深信息，送给显示器。而航速信息还送给ARPA等其他航海仪器，作为其自动航速输入。
显示器将电子柜解算出的航速信息、航程信息和水深信息转换为航速、航程和水深，并以数字方式显示。
2.测速原理
声相关：在水中传播路径完全相同的两个回波信号，所含的水声信息也完全相同。
船首尾接收换能器Bf和Ba之间的距离为S（换能器基线），接收换能器距发射换能器Bt的水平距离均为S/2。
发射换能器Bt以较大波束宽度向水下连续发射超声波，当船舶以航速V航行时，位于船底船首部分的接收换能器Bf和Ba连续接收反射回波。
接收时刻t = t1时，接收换能器Bf，接收到发射换能器Bt发射的沿垂直方向传播到海底A点后被反射的回波信号f1(t)。
接收时刻t = t2时，经过时间间隔t（相关延时），船舶航行2距离，船尾部分的接收换能器Ba接收到了来自同一海底位置A反射的，传播路径与f1(t)完全相同的回波信号f2(t)。
信号相关的。
船舶的航速应为：
V = 1/2·S/t
四、三种计程仪的比较与误差分析
电磁计程仪:相对计程仪，单轴计程仪，只能测量船舶对水的纵向航速、航程。测量精度受水流、传感器工作性能、放大器线性程度和显示器的显示性能等影响。现代船舶上使用较少。
多普勒计程仪：与电磁计程仪相比较，测量精度高；门限速度小；能测船舶横移速度，显示方式精确m/s；能测船舶绝对速度，提供给其他航仪。测量误差主要由于超声波在水中的传播速度发生变化引起的，误差相对较小，当水深较深超过其跟踪水深时，计程仪只能对水层跟踪，测量相对水层的航速、航程。
声相关计程仪：功能比较齐全、比较先进。它与电磁计程仪比较具有测量精度高；能够测量绝对航速、航程；能够测量船舶横移速度等优点。与多普勒计程仪比较，它除了具有与多普勒计程仪相同的优点外，在海底跟踪状态下还可以测量水深，即兼有测深仪的作用；测速精度不受超声波在水中传播速度变化的影响，比多普勒计程仪的测量精度高。
多普勒计程仪和声相关计程仪是现代船舶上使用最多的两种计程仪。
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