[發明專利]一種模擬深海采礦混響環境超聲微地形探測裝置及其方法

有效

• 申請號: 201410126287.2
• 申請日: 2014-04-01
• 公開（公告）號: CN103869322B
• 公開（公告）日: 2016-10-26
• 發明（設計）人: 趙海鳴;李密;郝奇;姬雅倩
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01S15/88
• 分類號: G01S15/88;G01S7/52
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于水下聲納探測技術領域，具體涉及一種模擬深海采礦混響環境超聲微地形探測裝置及其方法，尤其是針對高精度、短距離超聲波微地形探測系統中的模擬海洋復雜工況的探測裝置和方法。

背景技術

大洋底部蘊藏著豐富的礦產資源，隨著科技的發展以及陸上資源的日益枯竭，人類正在以前所未有的速度向海洋資源開發進軍，海洋礦產資源的開發已成為國內外研究的熱點，而礦產資源開發的第一步就是探測礦區的地形地貌，為礦產的最優化開采提供重要的理論和現實依據。

微地形探測主要應用于深海礦產資源開發過程中。進行微地形探測的主要功能和目的是為深海采礦車或者是在該地面上作業的其他設備精確地探測出前方礦石預采區域地貌的原始高程數據，并且水下微地形探測裝置一般都安裝在采礦車或者其他設備的前端，離地面的高度低。當前進行水下微地形探測的方式主要有兩種，一種是機械接觸式的微地形探測方式，另一種是非接觸式的微地形探測方式。在機械接觸式探測方式中，由于探針始終與地表接觸易于被海水腐蝕，并且在復雜的工況下有探針易變形、探測精度不高等缺點，因而接觸式的探測難以廣泛應用；非接觸式的微地形探測方式主要包括光電探測和超聲波探測兩種方式，而超聲波微地形探測系統在非接觸式的微地形探測中占有極其重要的地位。

目前，由于海底作業環境的特殊性、當前技術的限制，國內直接應用于水下微地形探測系統的裝置還很少，各種探測方法都還有待于深入研究和論證。專利號為201110116752.0的專利公開了一種超聲波水下微地形探測試驗裝置及其方法，該裝置能在模擬復雜海底顛簸工況的同時，對清澈水下微地形進行探測。此方法沒有考慮實際采礦時的混響環境，然而實際情況是，當采礦設備在水下進行作業時，采集頭破碎礦石，必定會使附近水域變得渾濁；而且此方法沒有考慮探測頭前后不同距離、上下不同高度時的情況，在實際采礦混響環境下探頭的不同位置決定了探測區域的混響強弱，這也會對探測結果造成很大影響。

發明內容

為了彌補現有技術中的不足，本發明提供一種能夠模擬深海采礦混響環境并利用超聲波探頭在前后不同距離、上下不同高度作勻速擺動和直線運動對微地形進行探測的裝置及其方法。

本發明提供的模擬深海采礦混響環境超聲微地形探測裝置，由探測裝置和深海采礦混響環境模擬裝置組成，其特征在于：所述的探測裝置安裝于小車前端，所述的深海采礦混響環境模擬裝置安裝于小車下方，小車安放于水池之上，使深海采礦混響環境模擬裝置浸于水中。

本發明提供的模擬深海采礦混響環境超聲微地形探測裝置，其探測裝置由探頭勻速擺動機構、探頭直線運動機構、探頭前后運動機構及探頭上下運動機構組成，所述探頭勻速擺動機構由探頭、探頭固定架、平行四邊形機構及電機構成，其特征是：探頭固定在探頭固定架上，探頭固定架固定在軸的一端，軸的另一端固定在平行四邊形機構的一個短邊的中心處，平行四邊形機構的另一個短邊中心處固定在軸的一端，軸通過聯軸器與電機傳動聯接；所述探頭勻速擺動機構通過方管固定在滑桿上，滑桿和套筒構成上下運動機構，其特征是：滑桿上有若干個定位孔，孔中插有銷，銷的長度大于滑桿的邊長，銷的露出部分可卡在套筒的U型槽內，通過重力作用可達到上下的方向的定位；所述上下運動機構通過套筒與滑塊聯接，滑塊和滑槽構成探頭前后運動機構，其特征是：滑槽側邊開有通槽，螺栓穿過所述通槽與滑塊螺紋連接，可將滑塊固定在特定位置；所述探頭前后運動機構通過滑槽固定在橫板上，橫板、滑軌、絲桿、電機構成探頭直線運動機構，其特征是：橫板通過直線軸承安裝在滑軌上，滑軌固定在小車上，絲桿通過軸承座安裝在小車上，電機與絲桿傳動聯接，絲桿通過絲桿螺母與橫板聯接。

本發明提供的模擬深海采礦混響環境超聲微地形探測裝置，其深海采礦混響環境模擬裝置主要由潛水電機、螺旋槳及料斗構成，其特征在于：若干個螺旋槳固定在軸上，軸兩端通過軸承座安裝在支撐板和支撐板上，潛水電機安裝在支撐板上，所述潛水電機與所述軸傳動聯接，支撐板安裝在支架上，支架安裝在小車上；所述料斗固定在橫板上，料斗下端開有通槽，通槽中插有隔板。