[發明專利]三維淺地層剖面及掩埋目標探測裝置及其方法

在審

• 申請號: 202211575960.1
• 申請日: 2022-12-08
• 公開（公告）號: CN115857014A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 張純;詹長法;張松;牟偉;張巧花
• 申請（專利權）人: 南方海洋科學與工程廣東省實驗室（珠海）
• 主分類號: G01V1/38
• 分類號: G01V1/38;G01V1/30;G01S15/89;G01S7/52
• 代理公司: 廣州市科豐知識產權代理事務所(普通合伙) 44467
• 代理人: 王海曼

本發明涉及一種基于T型收發換能器陣列的淺地層三維剖面裝置及其方法，旨在提供一種能夠獲得更高的地層分辨率和更高的覆蓋范圍，進一步提升了探測效率的裝置和方法；其裝置包括雙層系統搭載平臺，上層搭載平臺上設置有電子艙和GPS天線；下層搭載平臺上設有“T”型換能器陣列、控制與處理系統；所述的控制與處理系統包括發射模塊和接收處理模塊，并且分別與換能器陣列和顯控終端連接；該方法采用多通道采集輸出技術實現回波信息的高速采集，通過相控發射完成垂直發射波束方向的控制，能夠有效提高三維淺剖成像效率，實現淺海淺地層剖面結構重建和掩埋目標的高分辨率三維成像；屬于海洋信息測量技術領域。

技術領域

本發明屬于海洋信息測量和聲學探測技術領域，具體地說，涉及一種海底淺地層剖面及掩埋目標的三維探測裝置，以及方法。

背景技術

淺地層聲學剖面測量是探測地層剖面結構及掩埋目標的主要技術手段。常規的淺剖系統只能進行單點的連續測量，分辨率低，采樣間距較大，測量精度低，同時受到拖曳方式限制，無法獲得高精度的定位數據和地層及目標信息。而常規淺剖系統對海洋考古的掩埋沉船的探測和確認十分困難，無法獲得沉船目標的輪廓形狀，同時探測效率低。

現有技術，中國專利《一種基于海洋移動搭載平臺的高分辨三維淺地層剖面系統》(公開號：CN 110596759A)，公開了利用震源信號激發裝置和多個光纖水聽器組成的三維立體網格豐富了采集的三維數據體，能夠為海岸帶淺灘地球物理地層調查提供較好工具，無法滿足淺地層掩埋目標(如沉船)的探測及形態三維重建的需求。

本發明提供一種基于T型收發換能器陣列的淺地層三維剖面裝置和方法，能夠獲得更高的地層分辨率和更高的覆蓋范圍，進一步提升了探測效率。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種基于T型收發換能器陣列的淺地層三維剖面裝置，能夠獲得更高的地層分辨率和更高的覆蓋范圍，進一步提升了探測效率。

本發明的第二個目的是提供一種基于換能器陣列的淺地層三維剖面聲學探測的方法。

為此，本發明提供的第一個技術方案是這樣的：

為了達到上述目的，本發明提供的第一個技術方案是這樣的：

一種基于換能器陣列的淺地層三維剖面聲學探測裝置，包括雙層浮體的系統搭載平臺，其上層布置電子艙和GPS天線。下層布置垂直的“T”型換能器陣列，搭載平臺由測量船拖曳前進。

所述的上層搭載平臺上設置有電子艙和GPS天線；下層搭載平臺上設有“T”型換能器陣列、控制與處理系統；所述的控制與處理系統包括發射模塊和接收處理模塊，并且分別與換能器陣列和顯控終端連接。搭載平臺漂浮在水面上，在牽引下前進，發射和接收地層及掩埋目標的聲學回波數據，傳輸到顯控終端，形成對特定海域地層剖面測量及掩埋沉船目標三維重建。

進一步的，上述基于換能器陣列的淺地層三維剖面聲學探測裝置，所述的換能器陣列包括發射換能器陣列和接收換能器陣列，分別由特定工作頻率(決定穿透能力和孔徑)的M個陣元和N陣元組成(M和N的選擇由分辨率決定)，按照半波長均勻、間隔布陣。兩個換能器陣列成像垂直布放，接收換能器水平放置，發射換能器垂直放置。布放在搭載平臺底部，輻射面向下，與控制與處理系統連接，在控制和處理系統的控制下用于產生和發射特定聲學信號。向水中和海底發射，并接收地層結構與掩埋目標的回波信號。收發換能器陣列能夠覆蓋較寬的掃測角度(取決于設計需要)，掃測角度內形成多個波束，從而獲得較高的成像分辨率。

進一步的，上述基于換能器陣列的淺地層三維剖面聲學探測裝置，所述的控制與處理系統，用于對采集的地層及目標的回波信號進行處理，通過計算精確重構地層結構及目標信息，從而實現地層及掩埋目標的高分辨率三維重建。

作為上述技術方案的改進之一，所述控制和處理系統，包括多通道信號發射模塊、多通道信號接收與高速采集模塊、控制模塊、數據處理模塊、姿態儀和電源模塊及安裝各模塊的電子艙。