[發明專利]一種聲學底質與水柱測試系統及方法有效

申請號：	201711133386.3	申請日：	2017-11-15
公開（公告）號：	CN107942392B	公開（公告）日：	2023-08-11
發明（設計）人：	趙荻能;朱超;吳自銀;韓冰;陽凡林;劉洋;周潔瓊;尚繼宏;李守軍;張田升	申請（專利權）人：	自然資源部第二海洋研究所;東海實驗室
主分類號：	G01V1/38	分類號：	G01V1/38
代理公司：	杭州求是專利事務所有限公司 33200	代理人：	林松海
地址：	310000 浙***	國省代碼：	浙江;33
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種聲學底質水柱測試系統方法
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【權利要求書】：

1.一種聲學底質與水柱測試系統，其特征在于，它包括底質分類聲學水槽和移動聲學測試平臺；底質分類聲學水槽包括槽體(1)、底質傳送帶(2)、底質進出窗口(3)、氣泡注入管(4)和導軌(5)，移動聲學測試平臺包括移動聲學測試吊車(6)、可伸縮聲學儀器安裝桿(7)和控制終端(8)；槽體(1)的頂部設有入水口(1.3)，底部設有出水口(1.4)；底質傳送帶(2)安裝在槽體(1)的下部，可開關的底質進出窗口(3)位于槽體兩側，方便放置和回收測試底質(1.5)；導軌(5)安裝在槽體(1)頂部；氣泡注入管(4)從槽體(1)頂部伸入到槽體(1)內部；

所述的槽體(1)由8mm鋼板(1.1)和15mm聚氯乙稀塑料(1.2)雙層結構焊接而成，以達到足夠的消聲作用；

所述的可伸縮聲學儀器安裝桿(7)的管套包括稍大口徑空心鋼管(7.1)和稍小口徑空心鋼管(7.2)；選取相應位置的通孔(7.3)來調節伸縮桿的長度，并用通孔螺母(7.4)固定；大口徑空心鋼管(7.1)頂部焊接在移動聲學測試吊車(6)的主梁(6.1)中部位置；小口徑空心鋼管(7.2)底部焊接有上法蘭盤(7.5)，與聲學儀器安裝裝置(7.8)頂部的下法蘭盤(7.6)通過法蘭盤安裝螺母(7.7)安裝固定；

所述的移動聲學測試吊車(6)包括主梁(6.1)、支腿(6.2)、電動機(6.5)、梯子(6.6)；兩側支腿(6.2)底部分別設有2個車輪(6.3)，車輪(6.3)安置在導軌(5)之上，每個車輪(6.3)均安裝有制動器(6.4)，由電動機(6.5)通過傳動皮帶帶動移動聲學測試吊車(6)前進與后退；電動機(6.5)通過電纜(6.7)與控制終端(8)連接；

所述的控制終端(8)為一安裝有移動聲學測試吊車(6)控制程序和測試聲學儀器控制采集程序的電腦。

2.一種根據權利要求1所述的系統的應用方法，其特征在于，打開底質進出窗口(3)，將測試底質(1.5)送入并轉動底質傳送帶(2)，使其進入水槽(1)底部，關閉底質進出窗口(3)；將測試聲學儀器安裝在聲學儀器安裝裝置，并通過上下法蘭盤結構掛載到可伸縮聲學儀器安裝桿(7)；中空的管套內穿過測試聲學儀器電纜，并連接到控制終端(8)，調節伸縮桿(7)的長度至合適位置；打開入水口(1.4)閥門向水槽(1)內注水，當水位完全淹沒聲學儀器安裝裝置時停止注水，使用控制終端(8)啟動聲學測試吊車(6)并設置測試聲學儀器的采集參數，開始記錄測試底質(1.5)的聲強數據EL。

3.根據權利要求2所述的應用方法，其特征在于，獲取水槽(1)底部測試底質(1.5)的純量反向散射強度BS₀和BS_n，建立測試底質(1.5)的聲學關系模型，其構建包括下列步驟：(1)計算測試底質(1.5)聲學反向散射強度BS：

BS＝EL-SL+2TL+NL-D_T-D_R-G_R

式中，EL為測試聲學儀器接收的聲強級，SL為測試聲學儀器發射的聲強級，為聲脈沖傳播過程中損失的聲強級，NL為噪聲聲強級，D_T為發射指向性指數，D_R為接收指向性指數，G_R為控制采集程序聲學信號增益量；

式中，I₁為測試聲學儀器指向軸上距離其1m處的聲強級，I_r為參考聲強級；

式中，I₀和I_d分別表示測試聲學儀器的發射換能器在無方向性和有方向性的輸出功率；

式中，N₀和N_d分別表示測試聲學儀器的接收換能器在無方向性和有方向性的輸出功率；

TL＝20+αR

P₂＝1-Z(0.137-0.0062),₃＝1-Z(0.0.383-4.9×10^-4Z)

式中，α為水體吸收系數，R為聲波在水中傳播的單程距離，f為測試聲學儀器工作頻率，T為水槽水溫，s為水槽鹽度，ph為水槽PH值，c為聲波在水中的速度，Z為槽體(1)的水深；

NL＝N_c+10

式中，N_c表示噪聲的譜能級，BW表示測試聲學儀器的帶寬；

(2)使用以下公式計算測試底質(1.5)固有反向散射強度BS_B：