[發明專利]基于ROV的深海沉積物聲學參數原位探測系統及方法

有效

• 申請號: 202010400814.X
• 申請日: 2020-05-13
• 公開（公告）號: CN111595611B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 欒振東;郭常升;連超;宋永東;張建興;張鑫;王詩文;閻軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院海洋研究所
• 主分類號: G01N1/08
• 分類號: G01N1/08;G01N29/11;G01N29/07;G01K13/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 王倩

本發明屬于海洋參數測量設備領域，具體是基于ROV的深海沉積物聲學參數原位探測系統及方法。本發明包括，基于ROV的深海沉積物聲學參數原位探測裝置，包括探測采集系統和通訊控制系統；探測采集系統，用于同步聲學參數原位的實時測量、深海溫度梯度的探測以及深海沉積物樣品的采集；所述聲學參數原位包括沉積物聲速、聲衰減；通訊控制系統，用于控制探測采集系統動作，以及接收探測采集系統采集的數據。本發明的優點在于結構小巧緊湊，抗壓能力和耐腐蝕性能強，易操作，定位精度高；可實時監測工作狀態，基于深潛器平臺具有工作靈活穩定，可快速、有效地獲取地質樣品和測量數據。

技術領域

本發明屬于海洋參數測量設備領域，具體說是基于ROV的深海沉積物聲學參數原位探測系統及方法。

背景技術

隨著海洋權益和科學考察對海洋研究的不斷加深,海底沉積物聲學特性研究已經成為當前重要的研究課題方向。海底沉積物的聲速和聲衰減系數等聲場分析、近海底水界面滲透性、海底沉積物溫度場變化、流體速度以及其它物性參數(溫度、鹽度和壓力)、沉積物的理化環境對于軍事海洋學、工程地質勘探、海洋地球科學研究都具有重要意義。根據作業方式的不同，對沉積物的聲學特性和相關物性參數的測量主要有兩種方式，即取樣測量和海底原位測量。由于取樣進行實驗室的測量需要先通過重力取樣器或者箱式取樣器來獲得海底沉積物，這樣將帶來沉積物的結構擾動、沉積物所處環境的溫度、壓強的變化造成的測量誤差；海底原位測量相比避免了取樣和樣品搬運過程中所帶來的擾動而引起的不可預測的誤差。已報道的原位測量系統主要包括美國海軍研制的沉積物聲學現場測量系統ISSAMS、夏威夷大學研制的沉積物垂直剖面聲學長矛Acoustic Lance、南安普頓海洋中心和英國Geotek公司聯合研制的海底沉積物聲學與土工特性原位測量系統SAPPA等，都缺少多點位溫度的原位測量，難以分析溫度對沉積物聲學特性影響。

綜上所述，國內外現有的原位測量系統均采用船載絞車站位式測量，站位測量需要在每個站位進行一次或多次儀器下放回收操作，較為繁瑣，容易破壞原有沉積地層環境和狀態，而且搭載單一的聲學檢波器進行聲速測量，無法開展沉積物聲學參數和相關物性多參數同步綜合測量。基于科學研究需求，本發明構建基于深潛器的深海沉積物聲學參數原位實時綜合探測裝置，設備在插入沉積物對沉積物擾動小，同步獲取沉積物聲學參數和溫度等相關物性參數，相比以往的設備具有明顯的優勢。因此，可以基于深潛器在近海底浮游的靈活性，研制出一種以深潛器為平臺的近海底液壓推進式測量設備，既能減少儀器的提升和下放操作，提高測量工作的效率，又能連續地多點站位作業，保證數據的真實性和高精度。

發明內容

本發明目的是提供一種基于ROV的深海沉積物聲學參數及其相關物性參數的獲取、記錄、存貯和導出功能的固定裝置，可以在深海淺層沉積物聲學特性和相關物性參數的綜合探測中使用，以克服上述傳統深海沉積物聲學參數原位探測獲取裝置所存在的不足。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案是：基于ROV的深海沉積物聲學參數原位探測裝置，包括探測采集系統和通訊控制系統；

探測采集系統，用于同步聲學參數原位的實時測量、深海溫度梯度的探測以及深海沉積物樣品的采集；所述聲學參數原位包括沉積物聲速、聲衰減；

通訊控制系統，用于控制探測采集系統動作，以及接收探測采集系統采集的數據。

所述探測采集系統包括，淺表層沉積物取樣裝置、裝置支架、接收換能器安裝柱、接收換能器、發射換能器、安裝托盤、梯度溫度探測裝置和驅動油缸裝置；

所述裝置支架上設有可上下位移的安裝托盤；所述發射換能器安裝在安裝托盤下表面上；所述驅動油缸裝置設于裝置支架上方，所述驅動油缸裝置通過油缸桿活塞與安裝托盤的上表面連接，使油缸桿活塞帶動安裝托盤上下位移；

所述裝置支架內設有接收換能器安裝柱和淺表層沉積物取樣裝置，所述淺表層沉積物取樣裝置頂部和接收換能器安裝柱的頂部與安裝托盤連接；所述接收換能器安裝柱的側壁表面與淺表層沉積物取樣裝置側壁表面連接，所述接收換能器安裝在接收換能器安裝柱上；