一種海底沉積物高低頻聲學特性測量裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種海底沉積物聲學特性測量裝置，其包括：底座板、PVC管以及裝于所述PVC管內的海底沉積物的海底沉積物樣品，PVC管的一端固定安裝有接收換能器，其另一端通過聲波導與發(fā)射換能器固定連接；第一移動管，其位于PVC管安裝有發(fā)射換能器的一側；第二移動管，其位于PVC管安裝有接收換能器的一側；在發(fā)射換能器伸入至第一移動管中且接收換能器伸入至第二移動管中時，第一移動管、PVC管以及第二移動管之間形成密閉空間，對密閉空間進行抽真空后，使該形成密閉空間高聲阻抗區(qū)域；聲波導的半徑自與PVC管連接的一端起到與發(fā)射換能器連接的一端逐漸增大。本發(fā)明結構簡單，操作性強，可以很好解決海底沉積物在某特定頻帶的聲學特性檢測問題。
【專利說明】
一種海底沉積物高低頻聲學特性測量裝置
技術領域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種海底沉積物聲學特性測量裝置，尤其在音頻和超聲頻率范圍內測量海底沉積物的聲學特性。
【背景技術】
[0002]目前，海底沉積物聲學特性實驗室測量所采用聲源主要是用高頻的超聲波，因而測量所得的結果只能反映出沉積物在一個高頻帶下聲學特性，即速度損失和聲衰減。然而實際需要測量出海底沉積物在低頻(音頻范圍)下的聲學數(shù)據，然后根據數(shù)據推算出海底沉積物在高低頻帶之間的特性關系，如今的聲學測量裝置是無法實現(xiàn)的。而本發(fā)明可以測量出沉積物在高低頻(音頻和超聲頻率)范圍內的聲學特性。
[0003]高頻超聲波方向性強，能量易于集中，不會繞過被沉積物，所以采用高頻聲波測量海底沉積物的聲學特性可以在大氣的環(huán)境中完成;而低頻聲波可以通過空氣傳播，可以繞過被測沉積物到達聲波接收傳感器，使得測量無法進行。
【發(fā)明內容】
[0004]為解決低頻聲波的散射問題，測量出海底沉積物在低頻的聲學特性，本發(fā)明提供了一種海底沉積物高低頻聲學特性測量裝置。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術方案是:
[0006]—種海底沉積物高低頻聲學特性測量裝置，其包括:
[0007]底座板，所述底座板上固定安裝有導軌；
[0008]海底沉積物樣品，所述海底沉積物樣品包括PVC管以及裝于所述PVC管內的海底沉積物，所述PVC管固定安裝于底座板上，所述PVC管的一端固定安裝有接收換能器，其另一端通過聲波導與發(fā)射換能器固定連接；
[0009]第一移動管，其位于PVC管安裝有發(fā)射換能器的一側且可沿導軌滑動，與發(fā)射換能器相對應，所述第一移動管的一端設有供發(fā)射換能器伸入的第一入口，所述第一移動管的另一端固定連接有第一管蓋，在所述第一管蓋上安裝有第一氣密接頭，所述第一氣密接頭中安裝有與發(fā)射換能器電性連接的第一導線；
[0010]第二移動管，其位于PVC管安裝有接收換能器的一側且可沿導軌滑動，與接收換能器相對應，所述第二移動管的一端設有供接收換能器伸入的第二入口，所述第二移動管的另一端固定連接有第二管蓋，在所述第二管蓋上安裝有第二氣密接頭，所述第二氣密接頭中安裝有與接收換能器電性連接的第二導線；
[0011]在所述發(fā)射換能器伸入至第一移動管中且接收換能器伸入至第二移動管中時，所述第一移動管、PVC管以及第二移動管之間形成密閉空間，以在對所述密閉空間進行抽真空后，使該形成密閉空間高聲阻抗區(qū)域，為測量海底沉積物樣品聲學特性提供一致的聲學邊界條件；
[0012]所述聲波導兩端的半徑分別與PVC管和發(fā)射換能器相對應，且聲波導的半徑自與PVC管連接的一端起到與發(fā)射換能器連接的一端逐漸增大。
[0013]所述PVC管通過固定組件固定于底座板上，所述固定組件包括固定管、中支撐件和第一固定座，其中，所述PVC管伸入固定管中，第一固定座的下端固定于底座板上，其上端通過中支撐件與固定管固定連接。
[0014]所述固定組件進一步包括內支撐管、內支撐板、V形塊支撐板以及第一V形塊，所述內支撐管固定安裝于固定管的內壁上，所述內支撐板放置于固定管中的下部，且內支撐板通過V形塊支撐板與第一 V形塊固定連接，所述PVC管伸入到固定管中且放置于第一 V形塊上。
[0015]所述海底沉積物高低頻聲學特性測量裝置進一步包括導桿，所述導桿伸入第一V形塊中且兩端分別向接收換能器和發(fā)射換能器方向延伸，所述導桿上固定安裝有多個導向板，每個導向板的上部均固定連接于接收換能器、聲波導或發(fā)射換能器進行支撐的第二 V形塊。
[0016]所述第一移動管和第二移動管均通過至少一移動組件滑動連接于導軌上。
[0017]所述移動組件包括加緊半環(huán)、第二固定座、導輪支撐件、導輪，其中，所述加緊半環(huán)和第二固定座通過螺栓固定連接，用于夾緊第一移動管或第二移動管，且加緊半環(huán)位于相對應的第二固定座的上側，與所述導軌相匹配的導輪通過導輪軸安裝于導輪支撐件下側的開口內，所述導輪支撐件的上端通過螺柱與第二固定座固定連接。
[0018]所述導輪軸可轉動連接于導輪支撐件下側開口的兩側，所述導輪固定連接于導輪軸上，所述導軌為三角導軌，所述導輪的中部開設有與所述三角導軌相匹配的環(huán)形凹槽。
[0019]在所述第二管蓋上還安裝有兩個擴孔尼龍管，該兩個擴孔尼龍管分別用于安裝真空度測量表以及真空栗管接頭。
[0020]所述第一氣密接頭和第二氣密接頭均為八芯氣密接頭。
[0021]所述聲波導為錐形結構，且該錐形結構的兩端分別一體成型連接有一圓柱形過渡段。
[0022]本發(fā)明既可以測量海底沉積物20kHz以下的低頻聲學特性，也可以測量海底沉積物20kHz以上的高頻聲學特性。本發(fā)明在測量海底沉積物高低頻聲學特性時能提供一致的聲學邊界條件。左右移動管(即第一移動管和第二移動管)可以移動，與海底沉積物樣品相連，真空栗通過擴孔尼龍管將管內抽成真空，然后導線經過左右八芯氣密接頭與發(fā)射換能器，接收換能器相連。由發(fā)射換能器發(fā)出聲波信號，經過錐形聲波導傳播到裝在固定PVC管里的沉積物，然后傳播到接收換能器，經過電纜傳出。聲波在傳播的過程中會有能量損失，記錄下兩個換能器的聲信號，測量其幅值，通過計算，得出海底沉積物的聲衰減和聲速兩個方面的數(shù)據，可以改變發(fā)射換能器的頻率和錐形聲波導的口徑，從而測某特定頻帶下海洋沉積物的頻率特性。裝置結構簡單，操作性強，可以很好解決海底沉積物在某特定頻帶的聲學特性檢測問題。
[0023]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其有益效果在于:。
[0024]1、本發(fā)明設置有左右兩個移動管，將左右移動管固定在海底沉積物樣品兩端，抽走里面的空氣，使移動管和海底沉積物樣品邊界里形成真空，即除去聲波的傳遞介質，使聲波只能沿著被測沉積物傳播，不會向被測沉積物周圍傳播，真空環(huán)境為測量提供了可靠的條件。即可測量出聲波信號在沉積物中的傳播速度損失和聲衰減。
[0025]而且，低頻聲波與高頻聲波的邊界條件一樣，故而可以避免外界環(huán)境因素變動的影響。采用高低頻聲波都在真空的環(huán)境中測量，可以保證測量條件不變，從而提高測量的準確性。
[0026]2、錐形結構的聲波導可以去除聲源近場的影響，聲源的近場處的聲壓分布復雜，出現(xiàn)一系列極大值與極小值，聲場比較亂，聲波衰減的比較快。因此近場區(qū)聲強變化很大，容易引起誤判。而遠場的聲強變化趨于平穩(wěn)。測量裝置中所裝的錐形聲波導可以除去聲源近場的不利影響。
[0027]3、錐形結構的聲波導的兩端口徑可以與發(fā)射換能器和沉積物的外形直徑相配合，很好地完成聲波從聲源發(fā)射及向沉積物的傳播。當聲源發(fā)出的聲波頻率較低時，聲波波長較長，因而聲源的口徑相應增大。本發(fā)明的錐形聲波導的口徑一端可以與發(fā)射換能器的口徑相匹配，以接收不同頻率的聲波。另一端的口徑可以與沉積物相匹配，因而可以有效的傳遞聲波。
【附圖說明】
[0028]圖1是本發(fā)明的結構示意圖；
[0029]圖2是本發(fā)明的左視圖；
[0030]圖3是本發(fā)明的右視圖；
[0031]圖4是圖1中A_A#lj面不意圖；
[0032]圖5是本發(fā)明的俯視圖；
[0033]圖6是本發(fā)明工作時的機構示意圖；
[0034]圖7是本發(fā)明中錐形聲波導工作示意圖；
[0035]圖8是固定管的結構示意圖；
[0036]圖9是圖8的B-B剖面示意圖；
[0037]圖10是圖9的C區(qū)放大圖；
[0038]圖11是第二移動管的結構示意；
[0039]圖12是圖11的D-D剖面示意圖；
[0040]圖13是圖12的E區(qū)放大圖；
[0041]圖14是固定組件的結構示意圖；
[0042]圖15是圖14的F向示意圖；
[0043]圖16是圖14的G-G剖面示意圖；
[0044]圖17是圖15的H-H剖面示意圖；
[0045]圖18是圖16的J區(qū)放大圖；
[0046]圖19是圖17的K區(qū)放大圖。
[0047]圖中，1、第一管蓋;2、第一氣密接頭;3、螺栓;4、第一移動管;5、加緊半環(huán);6、發(fā)射換能器;7、聲波導;8、PVC管;9、固定管;91、環(huán)形密封圈槽;10、接收換能器;11、第二移動管；111、環(huán)形密封圈槽；13、擴孔尼龍管；14、第二氣密接頭；15、第二管蓋；16、第二固定座；17、導輪支撐件；18、導輪；19、第二 V形塊;20、第一 V形塊;21、中支撐件;22、第一固定座;23、導桿;24、導向板;25、導輪軸;26、螺柱;27、導軌;28、底座板;29、沉積物;30、內支撐板;31、V形塊支撐板;32、內支撐管。
【具體實施方式】
[0048]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明的內容做進一步詳細說明。
[0049]實施例
[0050]請參照圖1所示，一種海底沉積物高低頻聲學特性測量裝置，其包括:底座板28、PVC管8、第一移動管4、第二移動管11。其中，底座板28上固定安裝有導軌27 ;PVC管8固定安裝于底座板28上，用于填充沉積物29，PVC管8和沉積物29共同組成海底沉積物樣品IVC管8的左端固定安裝有接收換能器10，其右端通過聲波導7與發(fā)射換能器6固定連接;第一移動管4位于PVC管8安裝有發(fā)射換能器6的右側且可沿導軌27滑動，用于與發(fā)射換能器6相對應，第一移動管4的左端設有供發(fā)射換能器6伸入的第一入口，第一移動管4的右端固定連接有第一管蓋I，在第一管蓋I上安裝有第一氣密接頭2，第一氣密接頭2中安裝有與發(fā)射換能器6電性連接的第一導線;第二移動管11位于PVC管8安裝有接收換能器10的左側且可沿導軌27滑動，用于與接收換能器10相對應，第二移動管11的右端設有供接收換能器10伸入的第二入口，第二移動管11的左端固定連接有第二管蓋15，在第二管蓋15上安裝有第二氣密接頭14，第二氣密接頭14中安裝有與接收換能器10電性連接的第二導線，第二導線由第二氣密接頭14接出。第一氣密接頭2和第二氣密接頭14均采用BH8F_8芯氣密接頭。
[0051]請參照圖2所示，在第二管蓋15上還安裝有兩個擴孔尼龍管13，該兩個擴孔尼龍管13分別用于安裝真空度測量表以及真空栗管接頭。通過真空栗管接頭將第一移動管4和第二移動管11中的氣體抽出，并通過觀察真空度測量表來判斷管內的真空情況。
[0052]請參照圖4所示，PVC管8通過固定組件固定于底座板28上，固定組件包括固定管9、中支撐件21和第一固定座22，其中，PVC管8伸入固定管9中，第一固定座22的下端固定于底座板28上，其上端通過中支撐件21與固定管9固定連接。
[0053]請參照圖14-19所示，固定組件還包括內支撐管32、內支撐板30、V形塊支撐板31以及第一V形塊20，其中，內支撐管32固定于固定管9的內壁上，內支撐板30放置于內支撐管32中的下部，且內支撐板30通過V形塊支撐板31與第一 V形塊20固定連接，PVC管8伸入到內支撐管32中且放置于第一 V形塊20上。
[0054]請參照圖1和圖4所示，該測量裝置還包括導桿23，導桿23為鍍鉻圓柱結構，導桿23伸入第一 V形塊20中且兩端分別向接收換能器10和發(fā)射換能器6方向延伸，導桿23上固定安裝有多個導向板24，每個導向板24的上部均固定連接一用于對接收換能器10、PVC管8、聲波導7或發(fā)射換能器6進行支撐的第二 V形塊19。
[0055]請參照圖1、3和5所示，第一移動管4和第二移動管11均通過至少一移動組件滑動連接于導軌27上。其中，移動組件包括加緊半環(huán)5、第二固定座16、導輪支撐件17、導輪18，其中，加緊半環(huán)5和第二固定座16通過螺栓3固定連接，用于夾緊第一移動管4或第二移動管11，且加緊半環(huán)5位于相對應的第二固定座16的上側，可在導軌27上滾動的導輪18通過導輪軸25安裝于導輪支撐件17下側的開口內，導輪支撐件17的上端通過螺柱26與第二固定座16固定連接。導輪軸25可轉動連接于導輪支撐件17下側開口的兩側，導輪18固定連接于導輪軸25上，導軌27為三角導軌，導輪18的中部開設有與三角導軌相匹配的環(huán)形凹槽。導輪18在導輪支撐件17上滾動，三角導軌存在自動定心的作用，導輪18與導輪支撐件17存在間隙，兩者之間的間隙對導軌27的不平行度補償。
[0056]請參照圖8-10所示，固定管9的兩端分別設置有環(huán)形密封圈槽91，以放置密封圈，以保證固定管9與第一移動管4以及第二移動管11配合的緊密性。請參照圖11-13所示，第二移動管11的左端(即遠離第一移動管4的一端)設置有環(huán)形密封圈槽111，以保證第二移動管11與第二管蓋15配合的緊密性。同理，第一移動管4的結構與第二移動管11相似，在第一移動管4的右端(遠離第二移動管11的一端)也設置有環(huán)形密封圈槽，以保證第一移動管4與第一管蓋I配合的緊密性。
[0057]請參照圖6所示，在發(fā)射換能器6伸入至第一移動管4中且接收換能器10伸入至第二移動管11中時，第一移動管4、PVC管8以及第二移動管11之間形成密閉空間，通過抽真空裝置對密閉空間進行抽真空后，使該形成密閉空間高聲阻抗區(qū)域，為測量海底沉積物樣品聲學特性提供一致的聲學邊界條件。
[0058]請參照圖7所示，聲波導7兩端的半徑分別與PVC管8和發(fā)射換能器6相對應，且聲波導7的半徑自與PVC管8連接的一端起到與發(fā)射換能器6連接的一端逐漸增大，例如錐形結構的聲波導7。聲波導7的大徑很好地接收波長較長的低頻聲波。低頻聲波經過聲波導7傳遞到沉積物29，經接收換能器10在終端接收低頻聲波。
[0059]雖然本發(fā)明是通過具體實施例進行說明的，本領域技術人員應當明白，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，還可以對本發(fā)明進行各種變換及等同替代。另外，針對特定情形或應用，可以對本發(fā)明做各種修改，而不脫離本發(fā)明的范圍。因此，本發(fā)明不局限于所公開的具體實施例，而應當包括落入本發(fā)明權利要求范圍內的全部實施方式。
【主權項】
1.一種海底沉積物高低頻聲學特性測量裝置，其特征在于，其包括: 底座板(28)，所述底座板(28)上固定安裝有導軌(27); 海底沉積物樣品，所述海底沉積物樣品包括PVC管(8)以及裝于所述PVC管(8)內的海底沉積物(29)，所述PVC管(8)固定安裝于底座板(28)上，所述PVC管(8)的一端固定安裝有接收換能器(10)，其另一端通過聲波導(7)與發(fā)射換能器(6)固定連接； 第一移動管(4)，其位于PVC管(8)安裝有發(fā)射換能器(6)的一側且可沿導軌(27)滑動，與發(fā)射換能器(6)相對應，所述第一移動管(4)的一端設有供發(fā)射換能器(6)伸入的第一入口，所述第一移動管(4)的另一端固定連接有第一管蓋(I)，在所述第一管蓋(I)上安裝有第一氣密接頭(2)，所述第一氣密接頭(2)中安裝有與發(fā)射換能器(6)電性連接的第一導線； 第二移動管(11)，其位于PVC管(8)安裝有接收換能器(10)的一側且可沿導軌(27)滑動，與接收換能器(10)相對應，所述第二移動管(11)的一端設有供接收換能器(10)伸入的第二入口，所述第二移動管(11)的另一端固定連接有第二管蓋(15)，在所述第二管蓋(15)上安裝有第二氣密接頭(14)，所述第二氣密接頭(14)中安裝有與接收換能器(10)電性連接的第二導線； 在所述發(fā)射換能器(6)伸入至第一移動管(4)中且接收換能器(10)伸入至第二移動管(11)中時，所述第一移動管(4)、PVC管(8)以及第二移動管(11)之間形成密閉空間，以在對所述密閉空間進行抽真空后，使該形成密閉空間高聲阻抗區(qū)域，為測量海底沉積物樣品聲學特性提供一致的聲學邊界條件； 所述聲波導(7)兩端的半徑分別與PVC管(8)和發(fā)射換能器(6)相對應，且聲波導(7)的半徑自與PVC管(8)連接的一端起到與發(fā)射換能器(6)連接的一端逐漸增大。2.根據權利要求1所述的海底沉積物高低頻聲學特性測量裝置，其特征在于，所述PVC管(8)通過固定組件固定于底座板(28)上，所述固定組件包括固定管(9)、中支撐件(21)和第一固定座(22)，其中，所述PVC管(8)伸入固定管(9)中，第一固定座(22)的下端固定于底座板(28)上，其上端通過中支撐件(21)與固定管(9)固定連接。3.根據權利要求2所述的海底沉積物高低頻聲學特性測量裝置，其特征在于，所述固定組件進一步包括內支撐管(32 )、內支撐板(30 )、V形塊支撐板(31)以及第一V形塊(20 )，所述內支撐管(32)固定安裝于固定管(9)的內壁上，所述內支撐板(30)放置于固定管(9)中的下部，且內支撐板(30)通過V形塊支撐板(31)與第一 V形塊(20)固定連接，所述PVC管(8)伸入到固定管(9)中且放置于第一 V形塊(20)上。4.根據權利要求3所述的海底沉積物高低頻聲學特性測量裝置，其特征在于，所述海底沉積物高低頻聲學特性測量裝置進一步包括導桿(23)，所述導桿(23)伸入第一 V形塊(20)中且兩端分別向接收換能器(10)和發(fā)射換能器(6)方向延伸，所述導桿(23)上固定安裝有多個導向板(24)，每個導向板(24)的上部均固定連接于接收換能器(10)、聲波導(7)或發(fā)射換能器(6)進行支撐的第二 V形塊(19)。5.根據權利要求1所述的海底沉積物高低頻聲學特性測量裝置，其特征在于，所述第一移動管(4)和第二移動管(11)均通過至少一移動組件滑動連接于導軌(27)上。6.根據權利要求5所述的海底沉積物高低頻聲學特性測量裝置，其特征在于，所述移動組件包括加緊半環(huán)(5)、第二固定座(16)、導輪支撐件(17)、導輪(18)，其中，所述加緊半環(huán)(5)和第二固定座(16)通過螺栓(3)固定連接，用于夾緊第一移動管(4)或第二移動管(11)，且加緊半環(huán)(5)位于相對應的第二固定座(16)的上側，與所述導軌(27)相匹配的導輪(18)通過導輪軸(25)安裝于導輪支撐件(17)下側的開口內，所述導輪支撐件(17)的上端通過螺柱(26)與第二固定座(16)固定連接。7.根據權利要求6所述的海底沉積物高低頻聲學特性測量裝置，其特征在于，所述導輪軸(25)可轉動連接于導輪支撐件(17)下側開口的兩側，所述導輪(18)固定連接于導輪軸(25)上，所述導軌(27)為三角導軌，所述導輪(18)的中部開設有與所述三角導軌相匹配的環(huán)形凹槽。8.根據權利要求1-7任一項所述的海底沉積物高低頻聲學特性測量裝置，其特征在于，在所述第二管蓋(15)上還安裝有兩個擴孔尼龍管(13)，該兩個擴孔尼龍管(13)分別用于安裝真空度測量表以及真空栗管接頭。9.根據權利要求1-7任一項所述的海底沉積物高低頻聲學特性測量裝置，其特征在于，所述第一氣密接頭(2)和第二氣密接頭(14)均為八芯氣密接頭。10.根據權利要求1-7任一項所述的海底沉積物高低頻聲學特性測量裝置，其特征在于，所述聲波導(7)為錐形結構，且該錐形結構的兩端分別一體成型連接有一圓柱形過渡段。
【文檔編號】G01N29/04GK105911141SQ201610378344
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年5月31日
【發(fā)明人】龍建軍, 龍達鑫, 方林, 吳金萍
【申請人】廣東工業(yè)大學