[发明专利]基于宽频换能器的海底沉积物样品声速测试系统及装置

说明书

本发明公开了一种基于宽频换能器的海底沉积物样品声速测试系统及装置，涉及海底沉积物测量领域，此系统与上位机连接，上位机输出控制信号；海底沉积物样品放置在样品声学测试平台上；本发明的信号发射采集单元根据控制信号输出声源信号；位移传感器测量样品的长度数据；多谐振点发射换能器根据声源信号发射对应频率的超声波信号；宽频接收换能器与信号发射采集单元连接，并接收超声波信号穿过海底沉积物样品得到的样品信号；上位机根据信号发射采集单元采集到的不同频率的样品信号和位移传感器测得的样品长度数据得到样品不同频率的声速数据；研究海底沉积物样品的声速频散特性不用更换不同频率的换能器，提高了测试海底沉积物样品的效率。

技术领域

本发明涉及海底沉积物测量领域，特别是涉及一种基于宽频换能器的海底沉积物样品声速测试系统及装置。

背景技术

海底沉积物的研究在经济建设和国防等领域具有重要的意义。目前海底沉积物的探测主要是以超声波进行声学测量,通过沉积物中的声速和声衰减等声学参数来研究沉积物的物理性质和内部结构特征。

在实验室进行海底沉积物样品的声速测试时，若要获知海底沉积物样品的声速频散特性，需要更换不同频率的换能器，这大大降低了测试效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于宽频换能器的海底沉积物样品声速测试系统及装置，可提高对海底沉积物样品的声速测试效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于宽频换能器的海底沉积物样品声速测试系统，所述基于宽频换能器的海底沉积物样品声速测试系统与上位机连接，所述上位机用于输出控制发射不同频率的超声波信号的控制信号；海底沉积物样品放置在样品声学测试平台上；所述基于宽频换能器的海底沉积物样品声速测试系统包括：

位移传感器，与所述上位机连接，且固定在所述样品声学测试平台上，用于测量样品长度数据且发送至所述上位机；

信号发射采集单元，与所述上位机连接，用于根据所述控制信号输出声源信号；

多谐振点发射换能器，与所述信号发射采集单元连接，用于根据声源信号发射对应频率的超声波信号；所述多谐振点发射换能器固定在所述样品声学测试平台上；所述超声波信号穿过所述海底沉积物样品得到样品信号；

宽频接收换能器，与所述信号发射采集单元连接，且固定在所述样品声学测试平台上，用于接收所述样品信号并发送至所述信号发射采集单元；所述信号发射采集单元还用于将采集到的所述样品信号发送至所述上位机，所述上位机用于根据所述样品长度数据和样品信号得到样品声速数据。

可选地，所述信号发射采集单元包括：

前置放大器，与所述宽频接收换能器连接，用于放大所述样品信号得到放大后的样品信号；

模数转换器，与所述前置放大器连接，用于将放大后的样品信号进行模数转换得到数字信号形式的样品信号；

控制板，与所述模数转换器和所述上位机连接，用于采集所述数字信号形式的样品信号并发送至所述上位机；所述上位机用于根据数字信号形式的样品信号得到所述样品声速数据；所述控制板还用于根据所述控制信号输出初始信号；

数模转换器，与所述控制板和多谐振点发射换能器连接，用于根据所述初始信号得到声源信号，并将所述声源信号发送至所述多谐振点发射换能器。

优选地，所述控制板为FPGA控制板。

可选地，所述基于宽频换能器的海底沉积物样品声速测试系统还包括：

功率放大器，与所述信号发射采集单元和所述多谐振点发射换能器连接，用于提高声源信号的质量。

可选地，所述基于宽频换能器的海底沉积物样品声速测试系统还包括：