新型基于海底沉積物的聲速測(cè)量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于聲速測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種新型基于海底沉積物的聲速測(cè)量
目.0
【背景技術(shù)】
[0002]目前，主要有以下兩種測(cè)量裝置用于海底沉積物聲速測(cè)量:一種是國(guó)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(cè)量裝置，另一種是廣東工業(yè)大學(xué)機(jī)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(cè)量裝置。下面對(duì)上述兩種聲速測(cè)量裝置分別進(jìn)行說(shuō)明:
[0003]以WSD-3數(shù)字聲波儀構(gòu)建的聲速測(cè)量裝置，采用的是脈沖前沿檢測(cè)的時(shí)延估計(jì)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(cè)試所用樣品的長(zhǎng)度用游標(biāo)卡尺測(cè)量，精度為0.1_。重力式取樣管獲得的樣品直徑104mm,長(zhǎng)度介于500?3000mm之間，平均長(zhǎng)度1093mm。該測(cè)量裝置的優(yōu)點(diǎn)是:樣品長(zhǎng)度大，對(duì)長(zhǎng)度測(cè)量裝置精度要求低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；該測(cè)量裝置的缺點(diǎn)是:換能器小，工作頻率低，樣品長(zhǎng)度過(guò)大，測(cè)量結(jié)果為各層沉積物聲速的綜合結(jié)果，影響測(cè)量。
[0004]基于聲波探針的海底沉積物聲速測(cè)量裝置所采用的發(fā)射換能器頻率40kHz，樣品長(zhǎng)度300mm。該測(cè)量裝置的缺點(diǎn)是:聲波探針靈敏度低，對(duì)樣品有額外的擾動(dòng)；頻率低，介質(zhì)內(nèi)聲場(chǎng)復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)緊湊、測(cè)量精度高且使用方便的新型基于海底沉積物的聲速測(cè)量裝置。
[0006]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]一種新型基于海底沉積物的聲速測(cè)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(cè)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(cè)距傳感器相連接并驅(qū)動(dòng)測(cè)距傳感器圍繞精密滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，線性滑塊可上下滑動(dòng)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(cè)距傳感器與聲速測(cè)量?jī)x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(cè)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(zhǎng)度為50?200mm，接收換能器與發(fā)射換能器平面相對(duì)夾角不大于0.1度。
[0012]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
[0013]1、本實(shí)用新型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(guò)安裝在接收換能器上方的測(cè)距傳感器測(cè)量發(fā)射換能器和接收換能器之間的準(zhǔn)確距離，從而實(shí)現(xiàn)沉積物的聲速測(cè)量功能，在保證距離測(cè)量精度的前提下減小了樣品長(zhǎng)度。
[0014]2、本實(shí)用新型采用窄波束的發(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(hào)質(zhì)量，減小介質(zhì)分層對(duì)聲速測(cè)量的影響。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是測(cè)量?jī)x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(cè)距傳感器，13-測(cè)量?jī)x表。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例做進(jìn)一步詳述:
[0019]一種新型基于海底沉積物的聲速測(cè)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(cè)距傳感器12和測(cè)量?jī)x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(cè)距傳感器相連接并驅(qū)動(dòng)測(cè)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(dòng)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(lái)排出樣品管流出的水。所述的測(cè)量?jī)x表分別與接收換能器、發(fā)射換能器以及測(cè)距傳感器相連接。
[0020]在本實(shí)施例中，測(cè)距傳感器采用的是光電編碼器，在測(cè)量時(shí)，通過(guò)手搖柄將測(cè)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(cè)量線性滑塊移動(dòng)位移，從而測(cè)定發(fā)射換能器和接收換能器之間的準(zhǔn)確距離。接收換能器支架隨線性滑塊上下滑動(dòng)，根據(jù)沉積物樣品管的長(zhǎng)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(duì)聲速測(cè)量的影響。
[0021]在本實(shí)施例中，所述的沉積物樣品管直徑為73mm，沉積物樣品管長(zhǎng)度為50?200mm，接收換能器與發(fā)射換能器平面相對(duì)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(cè)量誤差小于0.05mm。
[0022]本聲速測(cè)量裝置與測(cè)量?jī)x表配合使用完成海底沉積物的聲速測(cè)量功能。該測(cè)量?jī)x表如圖2所示，包括信號(hào)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(hào)處理模塊通過(guò)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(hào)處理模塊通過(guò)AD模塊、放大濾波模塊與接收換能器相連接，該信號(hào)處理模塊還與測(cè)距傳感器及數(shù)顯裝置相連接。本測(cè)量?jī)x表以信號(hào)處理模塊為核心，信號(hào)處理模塊將預(yù)設(shè)的數(shù)字信號(hào)脈沖發(fā)送給DA模塊，同時(shí)控制AD模塊開始采集信號(hào)；DA模塊將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，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(hào)放大為高電壓高電流的信號(hào)推動(dòng)發(fā)射換器發(fā)出聲信號(hào)脈沖；接收換能器將聲信號(hào)脈沖轉(zhuǎn)換為微弱電信號(hào)經(jīng)過(guò)放大濾波模塊進(jìn)行放大并濾掉帶外噪聲，后通過(guò)AD模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)得到發(fā)射換能器和接收換能器之間的準(zhǔn)確距離。信號(hào)處理模塊在測(cè)量到距離后，再雙頻CW脈沖的時(shí)延測(cè)量方法計(jì)算得到發(fā)射到接收的時(shí)延值(收發(fā)波形的時(shí)間差)，最后通過(guò)聲速、距離和時(shí)間的關(guān)系，計(jì)算得到沉積物聲速。
[0023]需要強(qiáng)調(diào)的是，本實(shí)用新型所述的實(shí)施例是說(shuō)明性的，而不是限定性的，因此本實(shí)用新型包括并不限于【具體實(shí)施方式】中所述的實(shí)施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案得出的其他實(shí)施方式，同樣屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型基于海底沉積物的聲速測(cè)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(cè)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(cè)距傳感器相連接并驅(qū)動(dòng)測(cè)距傳感器圍繞精密滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，線性滑塊可上下滑動(dòng)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(cè)距傳感器與聲速測(cè)量?jī)x表相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型基于海底沉積物的聲速測(cè)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所述的新型基于海底沉積物的聲速測(cè)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所述的新型基于海底沉積物的聲速測(cè)量裝置，其特征在于:所述的測(cè)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所述的新型基于海底沉積物的聲速測(cè)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(zhǎng)度為50?200mm，接收換能器與發(fā)射換能器平面相對(duì)夾角不大于0.1度。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種新型基于海底沉積物的聲速測(cè)量裝置，其主要技術(shù)特點(diǎn)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(cè)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(cè)距傳感器與聲速測(cè)量?jī)x表相連接。本實(shí)用新型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(guò)測(cè)距傳感器進(jìn)行測(cè)距，具有設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)緊湊、測(cè)量精度高且使用方便等特點(diǎn)。
【IPC分類】G01N29-07
【公開號(hào)】CN204462080
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520036378
【發(fā)明人】王川, 趙先龍, 孫磊, 鄧玉芬, 阮銳
【申請(qǐng)人】中國(guó)人民解放軍92859部隊(duì)
【公開日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年1月20日