本發(fā)明涉及海洋探測(cè)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于對(duì)垂直發(fā)射海底原位沉積物聲學(xué)測(cè)試儀器入泥深度進(jìn)行測(cè)試的用于實(shí)現(xiàn)海底沉積物深度測(cè)量的深度探測(cè)裝置以及利用該裝置進(jìn)行深度測(cè)量的方法。

背景技術(shù)：

海底沉積物是海洋的重要組成部分，是承接海水與海底深部突變界面。對(duì)海底沉積物的研究，可為石油等海底礦產(chǎn)的生成和儲(chǔ)集條件提供重要資料，同時(shí)海底沉積物是地質(zhì)歷史的良好記錄，對(duì)認(rèn)識(shí)海洋的形成和演變具有重要意義。因此，對(duì)于海底沉積物的檢測(cè)日益受到重視。

通過(guò)檢測(cè)海底沉積物中聲波傳播速度和衰減系數(shù)能夠有效分析海底沉積物物理特性，為了實(shí)現(xiàn)沉積物中聲學(xué)物理量的檢測(cè)，通常在探測(cè)儀器上搭載聲學(xué)接收換能器，這些接收換能器隨測(cè)試儀器一起進(jìn)入海底沉積物，然后通過(guò)發(fā)射換能器產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)，根據(jù)接收換能器獲得的聲學(xué)信號(hào)進(jìn)行沉積物物理特性的分析。當(dāng)發(fā)射換能器和接收換能器在測(cè)試儀器平臺(tái)上呈上、下布方式時(shí)，稱為垂直發(fā)射方式，當(dāng)發(fā)射換能器和接收換能器在探測(cè)平臺(tái)上呈對(duì)稱布置時(shí)，稱為水平發(fā)射方法。

由于沉積物地質(zhì)條件差異，及其探測(cè)設(shè)備在觸底時(shí)刻狀態(tài)不一，因此在不同站位上，甚至在同一站位不同實(shí)驗(yàn)下，測(cè)試儀器進(jìn)入海底沉積物的深度不盡相同，這樣就造成了聲波傳遞路徑上穿越介質(zhì)組成發(fā)生明顯的變化，對(duì)測(cè)試結(jié)果將會(huì)產(chǎn)生很大的影響。

因此，如何解決測(cè)試儀器進(jìn)入海底沉積物的深度無(wú)法探測(cè)，以至海底沉積物物理特性的測(cè)試精度低的問(wèn)題，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種用于實(shí)現(xiàn)海底沉積物深度測(cè)量的深度探測(cè)裝置，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，使測(cè)試儀器進(jìn)入海底沉積物的深度得以探測(cè)，進(jìn)而提高海底沉積物物理特性的測(cè)試精度。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N用于實(shí)現(xiàn)海底沉積物深度測(cè)量的深度探測(cè)裝置，包括：

矛桿，所述矛桿包括矛桿尖端、矛桿本體，所述矛桿尖端與所述矛桿本體相連，所述矛桿本體具有安裝槽，所述安裝槽的中心線與所述矛桿本體的軸線平行；

探深裝置，所述探深裝置包括探深桿、探測(cè)單元、收發(fā)器，所述探深桿具有底面和兩個(gè)對(duì)稱的側(cè)壁，所述底面與所述側(cè)壁形成U型結(jié)構(gòu)，所述探測(cè)單元數(shù)量為多個(gè)，全部的所述探測(cè)單元沿所述探深桿的長(zhǎng)度方向間隔設(shè)置，所述探測(cè)單元包括紅外光電發(fā)射管與紅外光電接收管，所述紅外光電發(fā)射管與所述紅外光電接收管對(duì)稱安裝于兩個(gè)所述側(cè)壁的內(nèi)表面，所述探深桿的外表面與所述安裝槽的形狀相匹配，所述收發(fā)器與所述探測(cè)單元相連，所述收發(fā)器嵌裝于所述探深桿上；

能夠控制所述收發(fā)器工作的控制器，所述控制器與所述收發(fā)器無(wú)線連接；

所述探深裝置固定于所述安裝槽中。

優(yōu)選地，所述控制器包括：用于產(chǎn)生特征信號(hào)的信號(hào)發(fā)生裝置；用于將特征信號(hào)放大并驅(qū)動(dòng)所述紅外光電發(fā)射管工作的光電管驅(qū)動(dòng)裝置；用于調(diào)整所述紅外光電接收管接收到的信號(hào)的信號(hào)調(diào)整裝置；用于去除干擾的信號(hào)過(guò)濾裝置；用于判斷經(jīng)所述信號(hào)調(diào)整裝置調(diào)整后信號(hào)的信號(hào)判斷裝置；

所述信號(hào)發(fā)生裝置、所述光電管驅(qū)動(dòng)裝置、所述信號(hào)調(diào)整裝置、所述信號(hào)過(guò)濾裝置、所述信號(hào)判斷裝置依次電連接。

優(yōu)選地，所述探深桿與所述安裝槽螺栓連接。

優(yōu)選地，所述矛桿為金屬材質(zhì)。

優(yōu)選地，所述矛桿尖端為圓錐體結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，全部的所述探測(cè)單元沿所述探深桿的長(zhǎng)度方向等間隔設(shè)置。

根據(jù)本發(fā)明提供的具體實(shí)施例，本發(fā)明公開了以下技術(shù)效果：多個(gè)探測(cè)單元沿探深桿長(zhǎng)度方向間隔設(shè)置，探測(cè)單元包括紅外光電發(fā)射管與紅外光電接收管，探深桿U型槽內(nèi)的介質(zhì)形成光路，在空氣或水中，紅外光電接收管均能接收紅外光電發(fā)射管發(fā)射的紅外信號(hào)，但將矛桿插入海底沉積物中，插入部分探深桿之間的光路被割斷，紅外光電接收管無(wú)法接收對(duì)面紅外光電發(fā)射管發(fā)射的信號(hào)，從而控制器通過(guò)收到的信號(hào)變化來(lái)判斷矛桿插入海底沉積物的深度。

本發(fā)明還提供了一種用于實(shí)現(xiàn)海底沉積物深度測(cè)量的深度探測(cè)方法，在該測(cè)量方法中，本發(fā)明應(yīng)用如上述的深度探測(cè)裝置進(jìn)行測(cè)量；其步驟為：將所述深度探測(cè)裝置的探深裝置安裝到所述深度探測(cè)裝置的矛桿上，啟動(dòng)所述深度探測(cè)裝置的控制器，并將矛桿插入至海底，利用所述深度探測(cè)裝置的探測(cè)單元進(jìn)行沉積物深度的測(cè)量。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為用于實(shí)現(xiàn)海底沉積物深度測(cè)量的深度探測(cè)裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為矛桿結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為探深裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為用于實(shí)現(xiàn)海底沉積物深度測(cè)量的深度探測(cè)裝置中構(gòu)成控制器檢查電路的電器元件結(jié)構(gòu)框圖；

其中，1為矛桿，101為矛桿尖端，102為矛桿本體，103為安裝槽，2為探深裝置，201為探深桿，202為探測(cè)單元，203為收發(fā)器，3為控制器。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明的目的是提供一種用于實(shí)現(xiàn)海底沉積物深度測(cè)量的深度探測(cè)裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，使測(cè)試儀器進(jìn)入海底沉積物的深度得以探測(cè)，進(jìn)而提高海底沉積物物理特性的測(cè)試精度。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

請(qǐng)參考圖1至圖4，其中，圖1為用于實(shí)現(xiàn)海底沉積物深度測(cè)量的深度探測(cè)裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為矛桿結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為探深裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為用于實(shí)現(xiàn)海底沉積物深度測(cè)量的深度探測(cè)裝置中構(gòu)成控制器檢查電路的電器元件結(jié)構(gòu)框圖。

本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N用于實(shí)現(xiàn)海底沉積物深度測(cè)量的深度探測(cè)裝置，包括：

矛桿1，矛桿1包括矛桿尖端101、矛桿本體102，矛桿尖端101與矛桿本體102相連，矛桿本體102具有安裝槽103，安裝槽103的中心線與矛桿本體102的軸線平行；探深裝置2，探深裝置2包括探深桿201、探測(cè)單元202、收發(fā)器203，探深桿201具有底面和兩個(gè)對(duì)稱的側(cè)壁，底面與側(cè)壁形成U型結(jié)構(gòu)，探測(cè)單元202數(shù)量為多個(gè)，全部的探測(cè)單元202沿探深桿201的長(zhǎng)度方向間隔設(shè)置，探測(cè)單元202包括紅外光電發(fā)射管與紅外光電接收管，紅外光電發(fā)射管與紅外光電接收管對(duì)稱安裝于兩個(gè)側(cè)壁的內(nèi)表面，探深桿201的外表面形狀與安裝槽103的形狀相匹配，收發(fā)器203與探測(cè)單元202相連，收發(fā)器203嵌裝于探深桿201上；能夠控制收發(fā)器203工作的控制器3，控制器3與收發(fā)器203無(wú)線連接；探深裝置2固定于安裝槽103中。

在上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，本發(fā)明將多個(gè)探測(cè)單元202沿探深桿201長(zhǎng)度方向間隔設(shè)置，探測(cè)單元202包括紅外光電發(fā)射管與紅外光電接收管，探深桿201的橫截面呈U型結(jié)構(gòu)，U型槽內(nèi)的介質(zhì)形成光路，在空氣或水中，紅外光電接收管均能接收紅外光電發(fā)射管發(fā)射的紅外信號(hào)，但將矛桿1插入海底沉積物中，插入部分探深桿201之間由于會(huì)被污泥堵塞，探測(cè)單元202的光路被割斷，紅外光電接收管無(wú)法接收對(duì)面紅外光電發(fā)射管發(fā)射的信號(hào)，從而控制器3通過(guò)接收到的信號(hào)變化來(lái)判斷矛桿1插入海底沉積物的深度。

具體地，在本發(fā)明中，控制器3主要由如下組件構(gòu)成：

1、用于產(chǎn)生特征信號(hào)的信號(hào)發(fā)生裝置：信號(hào)發(fā)生裝置產(chǎn)生特定頻率的特征信號(hào)。

2、用于將特征信號(hào)放大并驅(qū)動(dòng)紅外光電發(fā)射管工作的光電管驅(qū)動(dòng)裝置：光電管驅(qū)動(dòng)裝置能夠?qū)⑻卣餍盘?hào)放大，使之達(dá)到能夠驅(qū)動(dòng)紅外光電發(fā)射管工作的水平。

3、用于調(diào)整紅外光電接收管接收到的信號(hào)的信號(hào)調(diào)整裝置。由于不受控的光路衰減特性，紅外光電接收管接收到的信號(hào)幅值無(wú)法被控制。信號(hào)調(diào)整裝置可以根據(jù)紅外光電接收管實(shí)際接收到信號(hào)的強(qiáng)弱進(jìn)行增益倍數(shù)自動(dòng)調(diào)整，從而確保進(jìn)入后續(xù)裝置的信號(hào)不會(huì)飽和或是過(guò)小。

4、用于去除干擾的信號(hào)過(guò)濾裝置：信號(hào)過(guò)濾裝置將接受信號(hào)中的指定頻率信號(hào)提取出來(lái)，從而去除由于復(fù)雜環(huán)境干擾所引起的噪聲。

5、用于判斷經(jīng)信號(hào)調(diào)整裝置調(diào)整后信號(hào)的信號(hào)判斷裝置：信號(hào)判斷裝置根據(jù)輸入信號(hào)中特定頻率信號(hào)的幅度來(lái)判斷矛桿1進(jìn)入海底沉積物的深度。

上述的多個(gè)元件，即信號(hào)發(fā)生裝置、光電管驅(qū)動(dòng)裝置、信號(hào)調(diào)整裝置、信號(hào)過(guò)濾裝置、信號(hào)判斷裝置依次電連接，構(gòu)成了具有控制、信號(hào)處理等功能的控制器。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，探深桿201與安裝槽103螺栓連接。螺栓連接簡(jiǎn)單牢固，容易拆裝。

在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，探深桿201與安裝槽103之間還可以采用彈簧卡子實(shí)現(xiàn)連接，即在安裝槽103用于與探深桿201接觸的內(nèi)側(cè)面上設(shè)置一個(gè)彈性卡子(由具有彈性的金屬板構(gòu)成)，在探深桿201上設(shè)置一個(gè)與彈性卡子配合的卡孔，將探深桿201插入到安裝槽103中后，彈性卡子能夠剛好卡位在卡孔處，從而實(shí)現(xiàn)固定。

具體地，矛桿1為金屬材質(zhì)。矛桿1可以由精鋼制成，也可以由鈦合金制成，或者由PVC材料制成，金屬材料制成的矛桿1，強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好，加工容易，PVC材料制成的矛桿1，輕便光滑，插入海底沉積物時(shí)的阻力小，且耐腐蝕性能優(yōu)良，價(jià)格廉宜。

由上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可知，矛桿尖端101為圓錐體結(jié)構(gòu)。圓錐體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)減小矛桿尖端101插入海底沉積物的阻力。

全部的探測(cè)單元202沿探深桿201的長(zhǎng)度方向等間隔設(shè)置。等間隔設(shè)置的探測(cè)單元使工作人員更加快速、簡(jiǎn)單地判定矛桿1插入海底沉積物的深度。

本說(shuō)明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見(jiàn)即可。對(duì)于實(shí)施例公開的系統(tǒng)而言，由于其與實(shí)施例公開的方法相對(duì)應(yīng)，所以描述的比較簡(jiǎn)單，相關(guān)之處參見(jiàn)方法部分說(shuō)明即可。

本發(fā)明中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處。綜上所述，本說(shuō)明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。