[发明专利]一种海底沉积物声学特性原位测量装置、系统和方法

权利要求书

1.一种海底沉积物声学特性原位测量装置，其特征在于，包括位于海平面以上的包括有水上主控子系统的测量船、位于所述测量船上的甲板单元、与甲板单元连接且漂浮于所述海平面上的海面稳定装置、电缆、位于所述海平面以下的水下数据采集传输电路、与所述采集传输电路通信连接的发射换能器、与所述采集传输电路通信连接的第一接收换能器以及与所述采集传输电路通信连接的第二接收换能器；

所述电缆将所述包括有水上主控子系统的测量船和所述数据采集传输电路通信连接和物理连接；

所述发射换能器、所述第一接收换能器和所述第二接收换能器竖直插入海底沉积物中；

所述水下数据采集传输电路、所述发射换能器、所述第一接收换能器、所述第二接收换能器属于包括水下测量子系统的海底测量装置。

2.根据权利要求1所述的一种海底沉积物声学特性原位测量装置，其特征在于，所述电缆的物理连接作用为提升、下放和拖动所述海底测量装置。

3.一种海底沉积物声学特性原位测量系统，其特征在于，包括位于海平面以上的水上主控子系统、电缆、位于海平面以下的水下测量子系统，所述电缆将所述水上主控子系统与所述水下测量子系统通信连接；

所述水上主控子系统，用于通过所述电缆对所述水下测量子系统进行控制，并实时解调、处理和记录所述水下测量子系统上传的数据；

所述水下测量子系统用于在得到所述水上主控子系统的指令后，实现发射、接收声波，并将采集的数据上传给所述水上主控子系统。

4.根据权利要求3所述的一种海底沉积物声学特性原位测量系统，其特征在于，所述水上主控子系统包括显控台、工控机、GPS定位模块、水上数据传输模块和水上供电模块；

所述GPS定位模块，用于实时定位所述系统所在地理位置；

所述工控机，用于根据所述实时地理位置改变所述水下测量子系统的控制参数和采集水下声波信号数据命令，在各种环境条件下获得最佳测量结果数据并进行所述数据处理和记录；

所述水上数据传输模块，用于下行传输给所述水下测量系统所述工控机设置的所述控制参数和采集水下声波信号数据命令并上行传输给所述工控台所述水下测量系统计算得到的海底沉积物中的声速V和声衰减系数α；

所述水上供电模块，用于为所述水上主控子系统的工作供电；

所述显控台用于显示计算得到的所述声速V和声衰减系数α。

5.根据权利要求4所述的一种海底沉积物声学特性原位测量系统，其特征在于，所述工控机设置的参数包括声波信道的放大倍数、数据采集延迟时间、采集密度及采样点数。

6.根据权利要求3所述的一种海底沉积物声学特性原位测量系统，其特征在于，所述水下测量系统包括声系控制模块、发射换能器、接收换能器、数据采集模块、水下数据传输模块和水下供电模块；所述接收换能器包括第一接收换能器和第二接收换能器；

所述水下数据传输模块通过所述电缆与所述水上数据传输模块通信连接，用于将所述水上主控子系统的控制参数和采集水下声波信号数据命令下行传输给所述声系控制模块，并用于将所述声系控制模块计算得到的所述声速V和所述声衰减系数α上行传输给所述水上主控系统；

所述声系控制模块，用于向所述发射换能器发出发射声波激励的命令，并用于接收第一换能器和第二接收换能器所接收到的水下声波信号数据，计算所述声波在海底沉积物中的声速V和声衰减系数α的以及用于将计算结果进行数字化转换；

所述发射换能器，用于发射不同频率不同幅值声波；

所述第一接收换能器，用于接收第一时刻t₁的第一水下声波信号；

所述第二接收换能器，用于接收第二时刻t₂的第二水下声波信号；

所述数据采集模块，用于接收所述第一水下声波信号和第二水下声波信号，对接收到的声波信号进行放大、滤波和模数转换后上行传递给所述声系控制模块；并且用于下行将所述发射声波激励的命令传递给所述发射换能器；

所述水下供电模块，用于为所述水下测量子系统的工作供电。