[發明專利]基于寬頻換能器的海底沉積物樣品聲速測試系統及裝置

在審

• 申請號: 202310020820.6
• 申請日: 2023-01-06
• 公開（公告）號: CN115839998A
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 孟祥梅;王景強;李官保;董武文;闞光明
• 申請（專利權）人: 自然資源部第一海洋研究所;青島貝曼電子科技有限公司
• 主分類號: G01N29/07
• 分類號: G01N29/07
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王愛濤

1.一種基于寬頻換能器的海底沉積物樣品聲速測試系統，其特征在于，所述基于寬頻換能器的海底沉積物樣品聲速測試系統與上位機連接，所述上位機用于輸出控制發射不同頻率的超聲波信號的控制信號；海底沉積物樣品放置在樣品聲學測試平臺上；所述基于寬頻換能器的海底沉積物樣品聲速測試系統包括：

位移傳感器，與所述上位機連接，且固定在所述樣品聲學測試平臺上，用于測量海底沉積物樣品的長度得到樣品長度數據且發送至所述上位機；

信號發射采集單元，與所述上位機連接，用于根據所述控制信號輸出聲源信號；

多諧振點發射換能器，與所述信號發射采集單元連接，用于根據聲源信號發射對應頻率的超聲波信號；所述多諧振點發射換能器固定在所述樣品聲學測試平臺上；所述超聲波信號穿過所述海底沉積物樣品得到樣品信號；

寬頻接收換能器，與所述信號發射采集單元連接，且固定在所述樣品聲學測試平臺上，用于接收所述樣品信號并發送至所述信號發射采集單元；所述信號發射采集單元還用于將采集到的所述樣品信號發送至所述上位機，所述上位機用于根據所述樣品長度數據和樣品信號得到樣品聲速數據。

2.根據權利要求1所述的基于寬頻換能器的海底沉積物樣品聲速測試系統，其特征在于，所述信號發射采集單元包括：

前置放大器，與所述寬頻接收換能器連接，用于放大所述樣品信號得到放大后的樣品信號；

模數轉換器，與所述前置放大器連接，用于將放大后的樣品信號進行模數轉換得到數字信號形式的樣品信號；

控制板，與所述模數轉換器和所述上位機連接，用于采集所述數字信號形式的樣品信號并發送至所述上位機；所述上位機用于根據數字信號形式的樣品信號得到所述樣品聲速數據；所述控制板還用于根據所述控制信號輸出初始信號；

數模轉換器，與所述控制板和多諧振點發射換能器連接，用于根據所述初始信號得到聲源信號，并將所述聲源信號發送至所述多諧振點發射換能器。

3.根據權利要求2所述的基于寬頻換能器的海底沉積物樣品聲速測試系統，其特征在于，所述控制板為FPGA控制板。

4.根據權利要求1所述的基于寬頻換能器的海底沉積物樣品聲速測試系統，其特征在于，所述基于寬頻換能器的海底沉積物樣品聲速測試系統還包括：

功率放大器，與所述信號發射采集單元和所述多諧振點發射換能器連接，用于提高聲源信號的質量。

5.根據權利要求4所述的基于寬頻換能器的海底沉積物樣品聲速測試系統，其特征在于，所述基于寬頻換能器的海底沉積物樣品聲速測試系統還包括：

阻抗匹配，設置在所述功率放大器和所述多諧振點發射換能器之間，用于匹配所述功率放大器與所述多諧振點發射換能器之間的阻抗網絡與純電阻特性。

6.根據權利要求4所述的基于寬頻換能器的海底沉積物樣品聲速測試系統，其特征在于，所述基于寬頻換能器的海底沉積物樣品聲速測試系統還包括：

電源模塊，與所述信號發射采集單元和功率放大器連接，用于給所述信號發射采集單元和功率放大器供電。

7.根據權利要求5所述的基于寬頻換能器的海底沉積物樣品聲速測試系統，其特征在于，所述功率放大器通過兩芯功率電纜與所述阻抗匹配連接。

8.根據權利要求5所述的基于寬頻換能器的海底沉積物樣品聲速測試系統，其特征在于，所述阻抗匹配通過bnc電纜與所述多諧振點發射換能器連接。

9.根據權利要求1所述的基于寬頻換能器的海底沉積物樣品聲速測試系統，其特征在于，所述寬頻接收換能器通過bnc電纜與所述信號發射采集單元連接。

10.一種基于寬頻換能器的海底沉積物樣品聲速測試裝置，其特征在于，所述基于寬頻換能器的海底沉積物樣品聲速測試裝置包括：

權利要求1-9中任一項所述的基于寬頻換能器的海底沉積物樣品聲速測試系統；

樣品聲學測試平臺，用于放置海底沉積物樣品；且所述基于寬頻換能器的海底沉積物樣品聲速測試系統的多諧振點發射換能器及寬頻接收換能器固定在樣品聲學測試平臺上；

上位機，與所述基于寬頻換能器的海底沉積物樣品聲速測試系統的信號發射采集單元連接，用于輸出控制信號控制所述信號發射采集單元輸出聲源信號；所述聲源信號用于使多諧振點發射換能器發射對應頻率的超聲波信號，所述超聲波信號穿過所述海底沉積物樣品得到樣品信號；所述上位機根據所述信號發射采集單元采集的樣品信號和所述位移傳感器測量的樣品長度數據得到樣品聲速數據。