一種基于海底沉積物的聲速測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于聲速測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于海底沉積物的聲速測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，主要有以下兩種測量裝置用于海底沉積物聲速測量:一種是國家海洋局一所在海底沉積物聲學(xué)特性研宄中利用WSD-3數(shù)字聲波儀構(gòu)建了聲速測量裝置，另一種是廣東工業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院和中科院南海海洋研宄所共同開發(fā)了一種基于聲波探針的海底沉積物聲速測量裝置。下面對上述兩種聲速測量裝置分別進行說明:
[0003]以WSD-3數(shù)字聲波儀構(gòu)建的聲速測量裝置，采用的是脈沖前沿檢測的時延估計方法。其發(fā)射換能器頻率分別為25kHz，50kHz、10kHz、150kHz、200kHz、250kHz六種，聲學(xué)特性測試所用樣品的長度用游標卡尺測量，精度為0.1_。重力式取樣管獲得的樣品直徑104mm,長度介于500?3000mm之間，平均長度1093mm。該測量裝置的優(yōu)點是:樣品長度大，對長度測量裝置精度要求低，結(jié)構(gòu)簡單；該測量裝置的缺點是:換能器小，工作頻率低，樣品長度過大，測量結(jié)果為各層沉積物聲速的綜合結(jié)果，影響測量。
[0004]基于聲波探針的海底沉積物聲速測量裝置所采用的發(fā)射換能器頻率40kHz，樣品長度300mm。該測量裝置的缺點是:聲波探針靈敏度低，對樣品有額外的擾動；頻率低，介質(zhì)內(nèi)聲場復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)緊湊、測量精度高且使用方便的基于海底沉積物的聲速測量裝置。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0007]一種基于海底沉積物的聲速測量裝置，包括底座、垂直支架、手搖柄、精密滾珠絲杠、線性滑塊、接收換能器支架、接收換能器、發(fā)射換能器支架、發(fā)射換能器和測距傳感器，垂直支架和發(fā)射換能器支架安裝在底座上，發(fā)射換能器安裝在發(fā)射換能器支架上，精密滾珠絲杠安裝在垂直支架上，手搖柄安裝在精密滾珠絲杠的頂端，該手搖柄與測距傳感器相連接并驅(qū)動測距傳感器圍繞精密滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，線性滑塊可上下滑動安裝在精密滾珠絲杠上，接收換能器支架水平安裝在線性滑塊的外側(cè)，所述的接收換能器安裝在接收換能器支架的底部，在接收換能器與發(fā)射換能器之間安裝有沉積物樣品管，該沉積物樣品管的底部嵌裝在發(fā)射換能器支架內(nèi)；所述的接收換能器、發(fā)射換能器及測距傳感器與聲速測量儀表相連接。
[0008]而且，在發(fā)射換能器支架的底部側(cè)壁上安裝有一排水龍頭。
[0009]而且，所述的發(fā)射換能器采用窄波束的發(fā)射換能器。
[0010]而且，所述的測距傳感器采用的是光電編碼器。
[0011]而且，所述沉積物樣品管直徑為73mm，沉積物樣品管長度為50?200mm，接收換能器與發(fā)射換能器平面相對夾角不大于0.1度。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是:
[0013]1、本發(fā)明將沉積物樣品管垂直設(shè)置接收換能器和發(fā)射換能器之間，通過安裝在接收換能器上方的測距傳感器測量發(fā)射換能器和接收換能器之間的準確距離，從而實現(xiàn)沉積物的聲速測量功能，在保證距離測量精度的前提下減小了樣品長度。
[0014]2、本發(fā)明采用窄波束的發(fā)射換能器，采用較低的工作頻率，減小介質(zhì)吸收損失，保證接收信號質(zhì)量，減小介質(zhì)分層對聲速測量的影響。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是測量儀表的電路方框圖。
[0017]圖1中，1-手搖柄，2-精密滾珠絲杠，3-線性滑塊，4-接收換能器支架，5-接收換能器，6-沉積物樣品管，7-發(fā)射換能器支架，8-排水龍頭，9-發(fā)射換能器，10-底座，11-垂直支架，12-測距傳感器，13-測量儀表。
【具體實施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例做進一步詳述:
[0019]一種基于海底沉積物的聲速測量裝置，如圖1所示，包括底座10、垂直支架11、手搖柄1、精密滾珠絲杠2、線性滑塊3、接收換能器支架4、接收換能器5、發(fā)射換能器支架7、發(fā)射換能器9、測距傳感器12和測量儀表13。所述的垂直支架和發(fā)射換能器支架安裝在底座上，所述的發(fā)射換能器安裝在發(fā)射換能器支架上，所述精密滾珠絲杠安裝在垂直支架上，所述的手搖柄安裝在精密滾珠絲杠的頂端，該手搖柄與測距傳感器相連接并驅(qū)動測距傳感器圍繞精密滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，所述的線性滑塊可上下滑動安裝在精密滾珠絲杠上，所述的接收換能器支架水平安裝在線性滑塊的外側(cè)，所述的接收換能器安裝在接收換能器支架的底部，在接收換能器與發(fā)射換能器之間安裝有沉積物樣品管6，該沉積物樣品管的底部嵌裝在發(fā)射換能器支架內(nèi)，在發(fā)射換能器支架的底部側(cè)壁上安裝有一排水龍頭8，水龍頭用來排出樣品管流出的水。所述的測量儀表分別與接收換能器、發(fā)射換能器以及測距傳感器相連接。
[0020]在本實施例中，測距傳感器采用的是光電編碼器，在測量時，通過手搖柄將測距傳感器旋轉(zhuǎn)至線性滑塊的上方，該光電傳感器可以精確測量線性滑塊移動位移，從而測定發(fā)射換能器和接收換能器之間的準確距離。接收換能器支架隨線性滑塊上下滑動，根據(jù)沉積物樣品管的長度，調(diào)節(jié)接收換能器和發(fā)射換能器之間的距離。發(fā)射換能器采用窄波束的發(fā)射換能器，能夠減小介質(zhì)分層對聲速測量的影響。
[0021]在本實施例中，所述的沉積物樣品管直徑為73mm，沉積物樣品管長度為50?200mm，接收換能器與發(fā)射換能器平面相對夾角不大于0.1度。所述的精密滾珠絲杠導(dǎo)程5mm，精密滾珠絲杠定位精度0.02mm，距離測量誤差小于0.05mm。
[0022]本聲速測量裝置與測量儀表配合使用完成海底沉積物的聲速測量功能。該測量儀表如圖2所示，包括信號處理模塊、DA模塊、光耦隔離模塊、功放模塊、放大濾波模塊、AD模塊，該信號處理模塊通過DA模塊、光耦隔離模塊、功放模塊與發(fā)射換能器相連接，該信號處理模塊通過AD模塊、放大濾波模塊與接收換能器相連接，該信號處理模塊還與測距傳感器及數(shù)顯裝置相連接。本測量儀表以信號處理模塊為核心，信號處理模塊將預(yù)設(shè)的數(shù)字信號脈沖發(fā)送給DA模塊，同時控制AD模塊開始采集信號；DA模塊將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，經(jīng)光耦隔離模塊傳遞給功放模塊，功放模塊將弱電壓信號放大為高電壓高電流的信號推動發(fā)射換器發(fā)出聲信號脈沖；接收換能器將聲信號脈沖轉(zhuǎn)換為微弱電信號經(jīng)過放大濾波模塊進行放大并濾掉帶外噪聲，后通過AD模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號得到發(fā)射換能器和接收換能器之間的準確距離。信號處理模塊在測量到距離后，再雙頻CW脈沖的時延測量方法計算得到發(fā)射到接收的時延值(收發(fā)波形的時間差)，最后通過聲速、距離和時間的關(guān)系，計算得到沉積物聲速。
[0023]需要強調(diào)的是，本發(fā)明所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本發(fā)明包括并不限于【具體實施方式】中所述的實施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出的其他實施方式，同樣屬于本發(fā)明保護的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種基于海底沉積物的聲速測量裝置，其特征在于:包括底座、垂直支架、手搖柄、精密滾珠絲杠、線性滑塊、接收換能器支架、接收換能器、發(fā)射換能器支架、發(fā)射換能器和測距傳感器，垂直支架和發(fā)射換能器支架安裝在底座上，發(fā)射換能器安裝在發(fā)射換能器支架上，精密滾珠絲杠安裝在垂直支架上，手搖柄安裝在精密滾珠絲杠的頂端，該手搖柄與測距傳感器相連接并驅(qū)動測距傳感器圍繞精密滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，線性滑塊可上下滑動安裝在精密滾珠絲杠上，接收換能器支架水平安裝在線性滑塊的外側(cè)，所述的接收換能器安裝在接收換能器支架的底部，在接收換能器與發(fā)射換能器之間安裝有沉積物樣品管，該沉積物樣品管的底部嵌裝在發(fā)射換能器支架內(nèi)；所述的接收換能器、發(fā)射換能器及測距傳感器與聲速測量儀表相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于海底沉積物的聲速測量裝置，其特征在于:在發(fā)射換能器支架的底部側(cè)壁上安裝有一排水龍頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于海底沉積物的聲速測量裝置，其特征在于:所述的發(fā)射換能器采用窄波束的發(fā)射換能器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于海底沉積物的聲速測量裝置，其特征在于:所述的測距傳感器采用的是光電編碼器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于海底沉積物的聲速測量裝置，其特征在于:所述的沉積物樣品管直徑為73mm，沉積物樣品管長度為50?200mm，接收換能器與發(fā)射換能器平面相對夾角不大于0.1度。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于海底沉積物的聲速測量裝置，其主要技術(shù)特點是：包括底座、垂直支架、手搖柄、精密滾珠絲杠、線性滑塊、接收換能器支架、接收換能器、發(fā)射換能器支架、發(fā)射換能器和測距傳感器，垂直支架和發(fā)射換能器支架安裝在底座上，發(fā)射換能器安裝在發(fā)射換能器支架上，接收換能器支架水平安裝在線性滑塊的外側(cè)接收換能器安裝在接收換能器支架的底部，在接收換能器與發(fā)射換能器之間安裝有沉積物樣品管，所述的接收換能器、發(fā)射換能器及測距傳感器與聲速測量儀表相連接。本發(fā)明將沉積物樣品管垂直設(shè)置接收換能器和發(fā)射換能器之間并通過測距傳感器進行測距，具有設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)緊湊、測量精度高且使用方便等特點。
【IPC分類】G01N29-07
【公開號】CN104614445
【申請?zhí)枴緾N201510026389
【發(fā)明人】王川, 趙先龍, 孫磊, 鄧玉芬, 阮銳
【申請人】中國人民解放軍92859部隊
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月20日