本實用新型涉及單片機嵌入式自動測試技術領域，尤其是涉及海洋調(diào)查測量技術領域。

2、

背景技術：
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海洋經(jīng)濟和海洋軍事發(fā)展在當今具有舉足輕重的戰(zhàn)略意義，很多國家已經(jīng)開始加快研究和發(fā)展步伐，以便在海洋資源競爭中占得先機。海底沉積物的聲學特性(主要指聲速和聲衰減系數(shù))研究對于軍事海洋環(huán)境調(diào)查、海洋工程勘察、海底資源勘探開發(fā)以及海底環(huán)境監(jiān)測等領域具有重要的應用價值。此如：淺海聲場分析研究和聲吶作用距離計算、海底淺層工程地質(zhì)勘探和海底石油平臺工程基地建設等，需要提供海底沉積物聲學性質(zhì)數(shù)據(jù)，因此，對海底沉積物的聲學特性研究是海洋經(jīng)濟和海洋軍事發(fā)展等領域不可或缺的研究內(nèi)容。

沉積物聲學特性實驗室測量是目前研究海底特性的主要方法之一，也就是在實驗室中對在海底采集的沉積物柱狀樣品進行測量，具有儀器設備簡單、操作方便等特點。對海底取樣與分析，必須準確測量海底取樣點的海底深度，因為水深是取樣站位點的一個重要指標。傳統(tǒng)的方法是用釋放繩索的辦法來測量水深，這種方法的測量結果不準確。因為海洋中存在洋流速度V，隨著取樣器釋放的繩索在海洋中并不是處于垂直狀態(tài)，而是順著洋流的方向，往往是處于一種傾斜的狀態(tài)，顯然用傾斜線代替垂直線是存在較大的誤差，如圖1所示，傾斜線繩索為L，垂直線為海底深h.

3、

技術實現(xiàn)要素：
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本實用新型的目的在于提供一種集成海底沉積物取樣與該取樣站位海底深度測量的裝置。采用單片機控制單元(2)為核心，發(fā)出控制信號，控制驅(qū)動放大電路(6)產(chǎn)生脈沖波，經(jīng)放大的脈沖信號驅(qū)動超聲傳感器(1)向海平面發(fā)射超聲波，超聲波達到海平面后反射回來，被超聲傳感器(1)接收，接收到的回波信號經(jīng)數(shù)據(jù)采集模塊(3)調(diào)理放大送入到單片機控制單元(2)。單片機控制單元(2)記錄傳感器(1)發(fā)射超聲波到接收超聲波的時間間隔，通過計算，獲得取樣站位點的海底深度。超聲傳感器(1)是發(fā)射與接收為一體的結構，體積小，便于海底安裝與密封。設置溫度傳感器(4)檢測海水的溫度，用以補償溫度對海水聲速的影響。這種測量海底深度的方法，比傳統(tǒng)通過計量連接取樣器繩索長度的方法，結果更準確。裝置的組成模塊連接如圖2所示。

本實用新型的工作原理是：

(1)本實用新型在傳統(tǒng)重力式取樣器的基礎上，綜合利用超聲測距原理。本裝置在完成海底沉積物取樣的同時，還能準確測量該取樣站位點海底的深度。在船舶上，通過起吊機把重力式取樣器放入海底，當取樣器接觸海底完成取樣時(此時，起吊機繩索處于松弛狀態(tài))，啟動單片機控制單元(2)，單片機控制單元(2)按照預定的程序，發(fā)脈沖信號給驅(qū)動放大電路(6)，驅(qū)動放大電路(6)驅(qū)動超聲傳感器(1)向海面發(fā)射一串脈沖超聲波，同時單片機控制單元(2)開始計時；當超聲波達到海面后，一部分折射，另一部分反射回海底，被超聲傳感器(1)接收，超聲傳感器(1)接收反射回來的超聲波信號并送入數(shù)據(jù)采集模塊(3)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理再送入到單片機控制單元(2)，單片機控制單元(2)一旦收到超聲回波信號，立即停止計時。根據(jù)超聲波在海水中的傳播規(guī)律，海水中的聲傳播速度與溫度、壓力及鹽度有關，其中溫度對聲速影響最大，因此本測試裝置考慮溫度這個因素，設置溫度傳感器(4)來檢測海水的溫度值。

根據(jù)海水中聲速公式：C＝1450+4.21T-0.037T²，

式中，C為海水聲速，T為海水溫度，

根據(jù)聲波的傳播公式2h＝C*t

所以，只要測量出時間間隔t，以及海水的溫度T，

聲傳播距離h＝(1450+4.21T-0.037T2)＊t/2，

此所求h值，就是取樣站位點的海底深度。

4、附圖說明：

圖1為該多功能重力式海底沉積物取樣器的工作原理圖。圖中曲線L為牽引取樣器的繩索，傳統(tǒng)的方法就是根據(jù)繩索的長度作為海底的深度；h為實際的海底深度，V為海中洋流的速度；O為釋放取樣器的位置，O₂為海底取樣點。

圖2為多功能重力式海底沉積物取樣器的組成圖，主要包含驅(qū)動超聲傳感器(1)、單片機控制單元(2)、數(shù)據(jù)采集模塊(3)、溫度傳感器(4)、鋰電池電源(5)、驅(qū)動放大電路(6)組成。

圖3為本實用新型實施例。取樣器集成取樣、海底深度測試以及海底樣本聲學參數(shù)測試功能。組成海底深度測量的電子元器件都密封安裝在能夠承受很大壓力的由鋼板沖壓而成的空心盒子里。整個盒子用螺釘安裝在取樣器最上面的配重塊上面。海底樣本聲學參數(shù)測試元件設計嵌入在錐形取樣頭(7)里面。

圖4為本實用新型實施例中取樣頭(7)的結構圖。

5、具體實施方式：

實施例：

本實用新型的實施例如圖3所示，包括兩個功能模塊。

(1)海底深度測試模塊：重力式取樣器主要由錐形取樣頭(7)、取樣管(8)、配重塊(9)、海底深度測量裝置(10)、以及繩索掛鉤(11)組成。本裝置除超聲傳感器外，其它都封裝在一個用鋼板密封的盒子里，根據(jù)作業(yè)海底深度的不同，選擇不同厚度的鋼板，以承受海底水壓的壓力。本測量裝置用四個螺釘與位于取樣器最上面的配重塊相連接。

(2)海底樣本聲學參數(shù)測試模塊：主要包含超聲發(fā)射傳感器(12)，以及超聲接收傳感器(13)，這兩個傳感器嵌入在錐形取樣頭(7)內(nèi)部。單片機控制單元(2)對這兩個超聲傳感器進行控制，實時獲得取樣點位置樣本的聲學參數(shù)，通過單片機的計算，獲得樣本的原位聲速數(shù)據(jù)。