[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

说明书

本发明提供一种海底沉积物声学特性原位测量装置、系统和方法，装置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，水下数据采集传输电路、发射换能器、第一接收换能器以及第二接收换能器。本发明提供的海底沉积物声学特性原位测量装置、系统和方法采用有缆作业，水上部分通过电缆与海底测量装置相连通，水上主控子系统通过电缆对海底测量装置进行控制，并实时解调、处理和记录海底测量部分上传的数据，电缆还具备提升、下放和拖动海底装置的作用。水下测量子系统在得到水上控制部分的指令后，实现发射、接收声波，并将采集的数据上传。

技术领域

本发明属于声学测量技术领域，具体涉及一种海底沉积物声学特性原位测量装置、系统和方法。

背景技术

由于资源勘探、军事应用、岩土特性声学调查和声波传播理论研究等的需要，多年来人们一直在进行海底沉积物声学性质的测量。声波能在水下远距离、大范围和大深度传播，也能传入沉积物，然后反射回来，回波传递了海水与沉积物信息，因此海底沉积物声学特性是海洋各类工程研究开发的基础数据，提高测量海底沉积物声学恃性的技术水平很重要。

海底沉积层的最重要的声学特性包括海底浅表层沉积物声速和衰减，这两个海底参数的计算是海底声学、海洋声场研究和海洋石油地质等领域所必需的基础参数；掌握海底沉积物声学特性及沉积物的物理性质也对浅海声场分析研究和海底地层剖面仪、声纳探测距离的计算具有重要意义；利用声学方法来判断海底软硬度并且了解海底沉积物的土力学性质，对潜艇下潜提供参数和海底工程基底稳定性评价都有重要意义。

发明内容

本发明针对上述缺陷，提供一种利用声学方法原位测量海底沉积物的特性的海底沉积物声学特性原位测量装置、系统和方法。

本发明提供如下技术方案：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。

进一步地，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。

进一步地，所述电缆为铠装电缆。

本发明还提供一种海底沉积物声学特性原位测量系统，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。

进一步地，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；