[實(shí)用新型]一種海底沉積物聲學(xué)與物理參數(shù)原位同步測(cè)量裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201721839474.0
• 申請(qǐng)日: 2017-12-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN207675586U
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陶春輝;張國(guó)堙;周建平;徐巍軍;蔡巍;鄧顯明;張金輝;金肖兵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)家海洋局第二海洋研究所
• 主分類號(hào): G01N9/24
• 分類號(hào): G01N9/24;G01N15/02;G01N29/024;G01N29/032;G01N29/07;G01N29/11
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜;邱啟旺

本實(shí)用新型公開(kāi)了一種海底沉積物聲學(xué)與物理參數(shù)原位同步測(cè)量裝置，包括甲板顯控單元與水下探測(cè)單元；水下探測(cè)單元包括第一聲學(xué)探桿、第二聲學(xué)探桿、第三聲學(xué)探桿和取樣桿；聲學(xué)探桿和取樣桿能夠利用水下探測(cè)單元的重力貫入沉積物中，并且利用聲學(xué)換能器完成海底沉積物原位聲學(xué)參數(shù)測(cè)量；水下探測(cè)單元還包括靜力觸探探桿和液壓控制模塊，在聲學(xué)探桿和取樣桿插入沉積物中后，利用液壓控制模塊把靜力觸探探桿勻速插入沉積物中，采集錐尖阻力與側(cè)壁摩擦力數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型可以用于海底沉積物聲學(xué)與物理參數(shù)測(cè)量，一次測(cè)量作業(yè)，可以同步采集聲學(xué)參數(shù)、物理參數(shù)以及沉積物樣品，可以在海底沉積物工程勘察與科學(xué)研究中廣泛應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及海底沉積物探測(cè)與研究等領(lǐng)域，尤其涉及一種海底沉積物聲學(xué)與物理參數(shù)原位同步測(cè)量裝置。

背景技術(shù)

海底沉積物是海水與海底的重要邊界，特別是海底以下數(shù)米的表層沉積物，是海底探測(cè)、海洋工程以及相關(guān)科學(xué)研究的直接對(duì)象。海底沉積物聲學(xué)特性是海底環(huán)境探測(cè)的重要組成部分，具體包括兩方面內(nèi)容：一方面是海底沉積物的聲學(xué)參數(shù)特征，另一方面是海底沉積物的聲學(xué)參數(shù)與物理參數(shù)之間的關(guān)系。海底的聲學(xué)參數(shù)探測(cè)在國(guó)防建設(shè)以及科學(xué)研究中占有重要地位，沉積物的物理參數(shù)是進(jìn)行海底環(huán)境探測(cè)與工程勘察的重要參數(shù)，特別是在海底聲傳播探測(cè)研究中，建立基于沉積物的聲學(xué)參數(shù)與物理參數(shù)的關(guān)系模型，對(duì)海底沉積物的特性認(rèn)識(shí)具有重要意義，這對(duì)海底沉積物聲學(xué)與物理參數(shù)的測(cè)量裝置與方法提出了必要需求。

目前，海底沉積物的聲學(xué)參數(shù)與物理參數(shù)測(cè)量可以分為取樣測(cè)量與海底原位測(cè)量?jī)煞N技術(shù)方法。其中，取樣測(cè)量方法操作較為便捷，但是，由于海底表層沉積物具有很強(qiáng)的結(jié)構(gòu)性，在取樣過(guò)程中的擾動(dòng)，極易造成海底沉積物的結(jié)構(gòu)破壞，不能保持海底沉積物的原始狀態(tài)，造成測(cè)量參數(shù)與實(shí)際參數(shù)存在偏差，測(cè)量獲得的聲學(xué)參數(shù)和物理參數(shù)難以真實(shí)反映海底沉積物的真實(shí)特性；海底原位測(cè)量是把探測(cè)裝置布放至海底，使探測(cè)傳感器與沉積物直接接觸進(jìn)行測(cè)量，最大限度地減小了對(duì)沉積物結(jié)構(gòu)的破壞，保持了海底沉積物的原始狀態(tài)，獲得較高精度的聲學(xué)參數(shù)與物理參數(shù)。

通常，海底沉積物聲學(xué)參數(shù)原位測(cè)量使用聲學(xué)換能器探頭進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)探測(cè)裝置把換能器探頭貫入沉積物中，進(jìn)行收發(fā)信號(hào)探測(cè)，從而獲得沉積物的相關(guān)聲學(xué)參數(shù)；海底沉積物物理參數(shù)原位測(cè)量使用靜力觸探技術(shù)，靜力觸探探頭通過(guò)靜力勻速地貫入待測(cè)沉積物中，該技術(shù)通過(guò)探頭貫入過(guò)程中直接測(cè)得的錐尖阻力與側(cè)壁摩擦力，然后利用關(guān)系模型反演相關(guān)的海底沉積物的物理參數(shù)。

現(xiàn)有的海底沉積物聲學(xué)參數(shù)與物理參數(shù)原位測(cè)量裝置，一次測(cè)量只能測(cè)量獲得聲學(xué)參數(shù)或者物理參數(shù)中的一種，無(wú)法同步測(cè)量與采集數(shù)據(jù)。存在以下缺點(diǎn)：(1)難以針對(duì)某一特定站位同步進(jìn)行聲學(xué)參數(shù)與物理參數(shù)原位測(cè)量，造成關(guān)系模型存在偏差；(2)作業(yè)效率較低，需要兩次布放測(cè)量裝置分別測(cè)量聲學(xué)參數(shù)與物理參數(shù)；(3)無(wú)法直觀實(shí)時(shí)地展示沉積物的聲學(xué)參數(shù)與物理參數(shù)之間的關(guān)系特征。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有海底沉積物聲學(xué)探測(cè)裝置與方法的問(wèn)題，提出一種海底沉積物聲學(xué)與物理參數(shù)原位同步測(cè)量裝置。用來(lái)同步測(cè)量的聲學(xué)參數(shù)為聲傳播速度與聲衰減系數(shù)，測(cè)量的物理參數(shù)為沉積物的體密度與孔隙度。

本實(shí)用新型通過(guò)下述技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)：一種海底沉積物聲學(xué)與物理參數(shù)原位同步測(cè)量裝置，包括甲板顯控單元與水下探測(cè)單元；所述甲板顯控單元與水下探測(cè)單元通過(guò)同軸電纜或者光電復(fù)合纜連接，完成電能與信號(hào)的傳輸；

所述水下探測(cè)單元包括支架和固定在支架下方的第一聲學(xué)探桿、第二聲學(xué)探桿、第三聲學(xué)探桿、取樣桿；所述第一聲學(xué)探桿上安裝第一聲學(xué)發(fā)射換能器和第二聲學(xué)發(fā)射換能器，第二聲學(xué)探桿上安裝第一聲學(xué)接收換能器和第二聲學(xué)接收換能器，第三聲學(xué)探桿上安裝第三聲學(xué)接收換能器和第四聲學(xué)接收換能器；所述第一聲學(xué)探桿、第二聲學(xué)探桿、第三聲學(xué)探桿和取樣桿能夠利用水下探測(cè)單元的重力貫入沉積物中，并且利用第一聲學(xué)發(fā)射換能器、第二聲學(xué)發(fā)射換能器、第一聲學(xué)接收換能器、第二聲學(xué)接收換能器、第三聲學(xué)接收換能器和第四聲學(xué)接收換能器完成海底沉積物原位聲學(xué)參數(shù)測(cè)量；