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《海底沉积物声学性质原位测量系统海上试验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、海底沉积物声学性质原位测量系统海上试验研究1,2,31,244李艳华,郭常升,李会银,谭宝海(1.中国科学院海洋研究所,山东青岛266071;2.中国科学院海洋地质与环境重点实验室,山东青岛266071;3.中国科学院研究生院,北京100049;4.中国石油大学地球资源学院,山东东营257061)摘要:提出了一种新的海底沉积物声学性质原位测量方法,介绍了新研制的海底沉积物声学性质原位测量系统。在青岛近海海域对该系统进行了海试,获得了各个站位的声速数据。将测得的各站位的声速与不同海域的沉积物声速进行对比分析,并对各个站位的声速与
2、沉积物的平均粒径进行了相关性分析,发现与以往研究结果一致,沉积物声速与沉积物类型相关,不同类型的沉积物的声速有明显差异;声速与平均粒径相关性较好,粒径越大,声速越高。结果表明,利用海底沉积物声学性质原位测量系统测得的原位声速是正确的,它能快速准确地得到海底沉积物的声速值。关键词:海底沉积物;原位测量;声速中图分类号:TB565.1文献标识码:A文章编号:1000-3096(2010)09-0055-05海底沉积物的声学特性研究随着海洋科学、海测量,还没有成熟的海底沉积物声学性质原位测量洋沉积学、海洋地质学等学科的发展以及海洋工
3、程技术。本文提出了一种新的海底沉积物原位测量技[1]和海洋开发的需要,越来越受到广泛的重视。海底术,初步制作了海底沉积物声学性质原位测量系统,作为海洋的下界面,在海洋工程、海洋声场等研究中利用该系统在青岛近海进行了原位测试得到了沉积都需要了解海底沉积物的声学特性。目前获得海底物的声速,并对声速与沉积物平均粒径之间的关系沉积物声学特性的测量方法主要有两种:原位测量作了分析研究,获得了初步成果。[2]和采样后的实验室测量。实验室测量是首先获得沉1海底沉积物声学性质原位测量原理积物样品,然后在实验室测量得到沉积物的声学性质。实验室测
4、量仪器设备简单,操作方便,但是这种本文研究的是海底30cm以内的浅层沉积物,方法改变了沉积物原有的真实环境,如海底沉积物它具有较高的含水量,甚至呈流体状。海底浅层沉积所处的海水压力以及温度等都发生了变化,而且取物一般比较松软,可以将声学换能器直接插入沉积样过程中也会不可避免地对沉积物产生扰动,测得物中进行测量,测量原理如图1所示。当声学换能器的海底沉积物声学特性值与真实值有较大的差别。插入沉积物中后,发射换能器发射声波信号,两个原位测量是将测量设备放在海底,将声学换能器插接收换能器接收穿过沉积物的声波信号,由声波到入海底沉积物
5、中,直接测量海底沉积物的声学特性达两个接收换能器的时间差,可以计算沉积物中的1值,这样得到的数据是真实海底环境的声学特性值,声速。具体的计算公式如下:避免了取样产生的扰动,具有更高的精度和可靠性。dVp=尤其对于易受扰动的沉积物,如稀软的海底表层沉tt21−积物以及含有气体的沉积物等,原位测量更为重要。式中,Vp为声波在沉积物中传播的速度,d为但是原位测量设备比较复杂,技术要求高。接收换能器1和接收换能器2之间的距离,t1和t2近年来,国外已经开发出了几种原位测量系统,为声波分别到达接收换能器1和接收换能器2的时比较具有代表性
6、的是美国海军实验室的沉积物声学间。[3]特性原位测量系统(ISSAMS)、夏威夷大学的声学[4]长矛(AcousticLance)和Geotek公司的沉积物声学收稿日期:2010-01-22;修回日期:2010-07-04物理性质测量仪(SAPPA)。目前,国内对沉积物声学基金项目:国家863计划项目(2006AA09Z116)作者简介:李艳华(1985-),女,山东聊城人,硕士研究生,研究方向为性质的研究主要还是取得沉积物样品后进行实验室海洋地质声学,电话:15910306217,E-mail:lyhlyh1985@126.
7、comMarineSciences/Vol.34,No.9/201055为中心,对整个测量系统进行控制并进行人机对话,它可以完成对系统进行参数设置、发射接收控制、数据实时显示等功能。电缆传输接口将水上设备对海底测量仪器的控制命令调制后,通过电缆传输给海底测量仪器,并对海底仪器上传数据通过数据处理模块解调后,通过USB接口传递给计算机处理、图1海底沉积物声学性质测量原理记录。供电模块对整个系统进行供电,使得系统在没Fig.1Principleofvelocitymeasurement有电源供应的情况下也可以持续工作7~8h。海底
8、仪器由数据传输接口、声系控制模块、声波波形数据2系统构成采集模块及声系组成。声系由一个发射换能器和两海底沉积物声学性质原位测量系统采用有缆方个接收换能器组成。声系控制模块控制发射探头激式作业,当声学换能器插入沉积物后,甲板的计算发声波的时间及强度,数据采集电路对来自接收探机对
