[發明專利]一種海底物理環境測量裝置、測量系統與測量方法

在審

• 申請號: 202110054369.0
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112683339A
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 馬本俊;秦志亮;董冬冬;高微;劉雪芹
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學;青島海之聲科技有限公司
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 韓雪梅

本發明涉及一種海底物理環境測量裝置、測量系統與測量方法。該測量裝置包括：第一信息采集探桿、沉積物貫入探頭、摩擦阻力傳感器、聲信號激發器、水聽器、壓力傳感器和第二信息采集探桿；沉積物貫入探頭固定于第一信息采集探桿的第一端；沉積物貫入探頭上固定摩擦阻力傳感器；聲信號激發器固定在第一信息采集探桿的側邊，位于第二端位置；水聽器固定于第一信息采集探桿的側壁上，且位置與聲信號激發器對應，水聽器用于接收聲信號激發器的聲信號；壓力傳感器固定于第一信息采集探桿的側壁上；第二信息采集探桿固定于第一信息采集探桿的側邊，第二信息采集探桿內置熱敏電阻和發熱線圈。本發明可以提高海底測量效率，降低測量成本。

技術領域

本發明涉及海底探測技術領域，特別是涉及一種海底物理環境測量裝置、測量系統與測量方法。

背景技術

近幾十年來，隨著海洋資源開發步伐的不斷加快和海洋戰略地位的日益提升，海洋探測技術與裝備的研究與開發受到科學界、產業界和國防領域的廣泛關注。海底邊界層作為海洋底部水體與海床兩種介質相互作用的典型區域，海床界面上下范圍包含了豐富而特殊的特性信息，其中海底邊界層聲學、力學以及熱學特性是影響海洋聲場空間結構、海底工程環境的重要因素，在海底科學研究、海洋工程勘察、水下聲場環境、海洋裝備性能驗證等領域具有重要的應用價值。

現階段針對海底特性原位測量的主流裝備通常只能獲取單一的物理場參數，若需要對同一站點海底原位聲、力、熱等多物理場多參量測量時，往往需要下放多次不同的設備進行測量，耗時耗力，測量效率低，經濟成本以及人力成本高。

發明內容

本發明的目的是提供一種海底物理環境測量裝置、測量系統與測量方法，以提高該地參量測量的效率，節約經濟成本和人力成本。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種海底物理環境測量裝置，包括：第一信息采集探桿、沉積物貫入探頭、摩擦阻力傳感器、聲信號激發器、水聽器、壓力傳感器和第二信息采集探桿；

所述沉積物貫入探頭固定于所述第一信息采集探桿的第一端，所述第一信息采集探桿利用所述沉積物貫入探頭貫入海底沉積物中；所述沉積物貫入探頭上固定所述摩擦阻力傳感器；所述聲信號激發器固定在所述第一信息采集探桿的側邊，位于所述第一信息采集探桿的第二端位置；所述水聽器固定于所述第一信息采集探桿的側壁上，且位置與所述聲信號激發器對應，所述水聽器用于接收所述聲信號激發器的聲信號；所述壓力傳感器固定于所述第一信息采集探桿的側壁上；所述第二信息采集探桿固定于所述第一信息采集探桿的側邊，所述第二信息采集探桿內置熱敏電阻和發熱線圈；

所述海底物理環境測量裝置通過所述摩擦阻力傳感器測量沉積物的貫入阻力參數，通過所述水聽器測量沉積物的聲參數，通過所述壓力傳感器測量沉積物的孔隙壓力參數，通過所述第二信息采集探桿測量沉積物的熱力參數。

可選的，所述沉積物的聲參數包括聲速和聲衰減系數；所述沉積物的熱力參數包括沉積物熱流值和熱導率。

可選的，所述水聽器的個數為多個，多個水聽器沿著第一信息采集探桿長度方向固定在所述第一信息采集探桿的側壁，形成水聽器陣列。

可選的，所述壓力傳感器的個數為多個，多個壓力傳感器沿著第一信息采集探桿長度方向固定在所述第一信息采集探桿的側壁，形成壓力傳感器陣列，所述壓力傳感器陣列用于測量不同深度的沉積物的孔隙壓力參數。

可選的，還包括：密封電子倉，所述密封電子倉內置海底測控單元和供電單元，所述海底測控單元接收所述摩擦阻力傳感器的測量信號，所述海底測控單元用于根據所述摩擦阻力傳感器的測量信號輸出聲信號激發指令和發熱指令，并將所述聲信號激發指令發送至所述聲信號激發器，將所述發熱指令發送至所述第二信息采集探桿；所述供電單元為所述摩擦阻力傳感器、所述聲信號激發器、所述水聽器、所述壓力傳感器和所述第二信息采集探桿供電。