[發明專利]一種海底沉積物中低頻聲學特性的原位測量系統及方法

在審

• 申請號: 202010020256.4
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111103622A
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 闞光明;劉保華;裴彥良;張瑩瑩;劉敬喜;李官保;孟祥梅;王景強;魯德泉
• 申請（專利權）人: 自然資源部第一海洋研究所;國家深海基地管理中心
• 主分類號: G01V1/38
• 分類號: G01V1/38;G05B19/042
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 張天一

1.一種海底沉積物中低頻聲學特性的原位測量系統，其特征在于：包括承載框架，所述承載框架中設置有控制艙、液壓艙、垂直探桿貫入機構和水平探桿支持機構，所述垂直探桿機構包括固設在所述承載框架上的豎直的導軌，所述導軌的頂端固設有貫入油缸，所述貫入油缸的油缸桿與滑塊固連，所述滑塊與所述導軌滑動配合，所述滑塊上固設有活動夾緊油缸，所述導軌的底端固設有固定夾緊油缸，所述活動夾緊油缸和所述固定夾緊油缸分別將同一個垂直探桿夾緊，所述垂直探桿的底端固設有兩個上下間隔設置的接收換能器，所述貫入油缸能夠驅動所述垂直探桿進行升降；所述水平探桿支持機構包括固設在所述承載框架上的驅動裝置，所述驅動裝置的輸出軸與水平探桿的一端垂直且固連，所述驅動裝置能夠驅動所述水平探桿以所述輸出軸為中心軸轉動，所述水平探桿的另一端設置有發射換能器，所述發射換能器為中低頻聲波發射換能器，所述接收換能器能夠接收中低頻聲波；所述控制艙中設置有控制電路，所述液壓艙內設置有與所述控制電路電連接的貫入油缸壓力傳感器，所述控制電路通過電纜與顯控系統電連接。

2.根據權利要求1所述的海底沉積物中低頻聲學特性的原位測量系統，其特征在于：所述水平探桿上還設置有升降油缸，所述升降油缸的油缸桿與所述水平探桿垂直，所述發射換能器與所述升降油缸的油缸桿固連，所述升降油缸能夠驅動所述發射換能器進行升降。

3.根據權利要求2所述的海底沉積物中低頻聲學特性的原位測量系統，其特征在于：所述水平探桿支持機構還包括水平位置限位支架和垂直位置限位板，所述驅動裝置為液壓馬達，所述水平位置限位支架固設在所述承載框架上，所述液壓馬達固設在所述水平位置限位支架上；所述承載支架的頂端對應所述水平探桿設置有容納孔，所述容納孔設置有缺口，所述水平探桿處于豎直狀態時穿過所述容納孔，所述垂直位置限位板通過螺栓可拆卸安裝在所述缺口處。

4.根據權利要求3所述的海底沉積物中低頻聲學特性的原位測量系統，其特征在于：所述液壓艙密閉，所述液壓艙內還設置有分別與所述控制電路電連接的貫入油缸壓力傳感器、液壓馬達壓力傳感器和升降油缸壓力傳感器；所述的控制艙密封，所述控制艙內還設置有與所述控制電路電連接的姿態傳感器；所述滑塊上設置有與所述控制電路電連接的位移傳感器，所述液壓馬達的輸出軸上設置有與所述控制電路電連接的角度傳感器。

5.根據權利要求1所述的海底沉積物中低頻聲學特性的原位測量系統，其特征在于：所述承載框架的底端設置有若干個底腳，所述承載框架的頂端設置有設置有起吊環，所述承載框架、所述起吊環及所述底腳構成承載平臺。

6.根據權利要求1所述的海底沉積物中低頻聲學特性的原位測量系統，其特征在于：所述發射換能器與所述控制電路中的聲波發射電路電連接，所述接收換能器與所述控制電路中的聲波接收電路電連接。

7.一種海底沉積物中低頻聲學特性的原位測量方法，其特征在于，基于權利要求1-6任意一項所述的海底沉積物中低頻聲學特性的原位測量系統，且包括以下步驟：

(1)將控制艙中的控制電路與甲板控制臺的實時顯控單元電連接；

(2)通過實時顯控單元將水平探桿回收至豎直狀態，并打開垂直位置限位板，確保水平探桿在水下能夠進行收放動作。

(3)通過吊裝設備將原位測量系統布放入水，直至承載平臺觸底，即位于海底沉積物的上方后，不能再繼續下沉為止；在布放過程中，水平探桿保持在豎直狀態；

(4)通過貫入油缸驅動垂直探桿向下運動，直至所述垂直探桿底端的接收換能器位于所述海底沉積物中的預設深度為止；通過液壓馬達驅動水平探桿至水平狀態；

(5)通過所述實時顯控系統向封裝在控制艙內的控制電路中的聲波發射采集系統發送聲波發射、采集的參數和指令，發射換能器發射中低頻聲波信號，所述接收換能器接收所述中低頻聲波信號，所述接收換能器將采集到的數據上傳至所述實時顯控系統；

(6)通過所述液壓馬達將所述水平探桿恢復到豎直狀態，通過所述貫入油缸驅動所述垂直探桿上升，直至所述垂直探桿恢復原位為止；

(7)通過所述吊裝設備將原位測量系統回收至母船。

8.根據權利要求7所述的海底沉積物中低頻聲學特性的原位測量方法，其特征在于，在步驟(4)中當所述貫入油缸不能夠一次性將所述垂直探桿驅動到預設深度時，通過所述貫入油缸驅動所述垂直探桿進行若干次下插動作，直至所述垂直探桿底端的接收換能器位于所述海底沉積物中的預設深度為止。