[發明專利]加速度式自由落體淺海沉積層探針（FXBP）測量系統

在審

• 申請號: 201510788150.8
• 申請日: 2015-11-17
• 公開（公告）號: CN105277458A
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發明（設計）人: 孫浩添;吳金榮;王連明;孟艷麗;黃楷倫
• 申請（專利權）人: 東北師范大學
• 主分類號: G01N3/48
• 分類號: G01N3/48
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及海床沉積層強度測量系統，特別是涉及一種基于自由落體運動通過采集加速度來測量淺海沉積層強度的消費式探針(FXBP)測量系統。

背景技術

海床沉積層強度數據是基本的海洋環境要素之一，是反映海床硬度物理量。海床沉積層強度的分布與變化影響并制約著人類對海洋資源的開發與利用。在民用和科研上，海床沉積強度數據可為海洋地質調查、海洋地質科學研究和海洋資源開發利用提供重要幫助；在軍事應用上，根據北大西洋公約組織提出的快速環境檢測(RapidEnvironmentalAssessment，REA)，即一種在戰術尺度上、在危險情況下對軍事行動所需環境參數進行預測的方法論)，海床沉積層強度數據的快速獲取符合REA方法論，其中包括預先調查過的或實際信息很有限的區域的快速海床沉積強度數據檢測。

傳統的海床沉積層強度的測量方法，具有受海洋情況影響嚴重，作業時間長，人力，物力消耗大等缺點。因此，早在1960s國外就已經設計了消費式底層探針測量系統:theExpendableBottomPenetrometer，縮寫為XBP。這是一種簡單易用，受海洋環境情況影響較小，作業時間短，精度較高，危險性較低，動態性能良好的儀器。這種儀器可以從橋上，船上，飛機上和潛艇上隨時投放，快速的定性測量海床沉積強度信息。

但是，由于XBP探針具有一定的軍事應用，所以國內外相關文獻與資料都很少，，最終導致相關儀器在國內仍屬空白。即使是針對淺海沉積層的測量，都依靠傳統方法或購置國外探針，大大的制約了我國海洋科學研究的發展，限制海洋資源開發和利用的效率。

加速度式自由落體淺海沉積層探針(theExpendableFreeFallBottomPenetrometer，FXBP)測量系統是消費式底層探針XBP測量系統的一種。它是一種基于自由落體運動原理，手持投放，通過采集探針撞擊海床過程中加速度的變化，進而間接測量淺海沉積層強度的儀器。由于是有線探針，因此現階段測量范圍為水下20-200米的淺海區域。

發明內容

針對傳統測量方法存在的問題以及相關儀器在國內的空白，本發明提供了一種加速度式自由落體淺海層探針(FXBP)測量系統。其目的在于，設計一種基于自由落體運動原理，手持投放，通過采集探針撞擊海床過程中加速度的變化，進而間接測量淺海沉積層強度的儀器，實現對淺海沉積層強度，簡單，快速，準確的測量，填補國內相關儀器的空白。

本發明涉及的加速度式自由落體淺海沉積層探針(FXBP)測量系統，包括甲板單元、采集單元。甲板單元和采集單元通過信號線采用RS-485通訊協議通訊連接。

所述甲板單元安裝在船甲板上，包括：數據采集控制箱、計算機。甲板單元的作用是提供采集單元投放空間，完成采集單元投放后加速度數據的接收、前處理、傳輸、后處理、存儲和曲線繪制。

所述采集單元手持式投放，包括：探針主體，信號線。采集單元使用信號線與甲板單元的數據采集控制箱相連，完成采集單元初始化，加速度的數據采集，傳輸。

數據采集控制箱放置在甲板上，包括：接收電路。數據采集控制箱使用信號線與采集單元相連，與采集單元采用RS-485通訊。數據采集控制箱使用USB線與計算機相連，與計算機采用USB通訊。數據采集控制箱與采集單元的交互，完成采集單元初始化設置、數據的接收，數據的前處理。數據采集控制箱與計算機交互完成數據的傳輸。

計算機放置在甲板上。計算機使用USB線與數據采集控制箱相連，與數據采集控制箱采用USB通訊，計算機與數據采集控制箱的交互，完成采集控制，數據的后處理、存儲和曲線繪制。

探針主體包括，尾翼、探頭、水下繞線輪、轉接鋼圈、防水膠圈、內膽、采集電路。為了適應海洋惡劣環境，探頭、水下繞線輪、轉接鋼圈采用304不銹鋼材料制成。為了使探針主體重心下移，尾翼、內膽采用6061鋁材料制成。組裝探針時：首先，內膽通過螺絲固定在探頭；其次，內膽引出信號線和電源線穿過防水膠圈；第三，電源線和水下繞線輪上的開關相連、信號線穿過水下繞線輪；第四，信號線穿過轉接鋼圈1-4；最后，信號線穿過探針尾翼與甲板單元的數據采集箱相連。

信號線采用帶屏蔽層的雙絞漆包線。