一種多頻海底聲學原位測試系統的製作方法
2023-10-30 06:39:27
專利名稱：一種多頻海底聲學原位測試系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種監測設備，尤其是一種海洋工程勘査設備。
技術背景海洋工程勘査是通過測量、測試、勘探、模擬、分析等手段為海洋工程建設提供必 須的、可靠的海底地形、海底巖土和海洋環境特徵等成果。海洋工程勘査主要包括海洋 工程測量、海洋巖土勘査和海洋工程環境調査三個分專業。海洋工程測量包括海底地形 測量、海底面狀況側掃和底床穩定性分析；海洋巖土勘査包括海底近表層沉積地層結構 探測、海底巖土的工程(物理、力學)性質等；海洋工程環境調查包括物理、動力及防 腐蝕環境的調查。當前在海洋勘探工作中，國際海洋界已經廣泛地了對海底沉積物聲速、 聲衰減高精度調査，海底界面反、散射特性等聲學特性與聲傳播開展研究，獲取了大量 的聲學原位測試資料，並在多個項目中得到應用。但目前國內外所使用的多數系統都只 能進行單一頻率聲波傳播特性研究，無法實現不同頻率聲波在海底界面上的傳播特性， 而且結構複雜。發明內容本實用新型提供了一種聲速、聲衰減測量設備，以達到在海底進行原位聲學測量， 得到準確的海底沉積物聲學參數的目的。為實現本實用新型的目的，'本說明書提供了一種多頻海底聲學原位測試系統，包括 甲板控制系統、甲板收放部分和長矛體部分部分，其中甲板控制系統通過信號線纜管理、 監控長矛體部分上設備部件的運行，並收集長矛體部分上設備部件傳回的數據，甲板收 放部分控制通過收放線纜連接在甲板收放部分上的長矛體部分的運行位置。長矛體部分包括測試平臺、位於測試平臺上的配重、位於測試平臺中部的壓力倉、 通過水聽器固定裝置和隔聲裝置固定在測試平臺上，並通過信號線接入壓力倉的接收水 聽器、通過接插件連接壓力倉的高度計和發射換能器。接收水聽器組、發射換能器組和 高度及通過信號線接入壓力倉。壓力倉內包括姿態傳感器、接收放大器、濾波器、A/D 轉換器、信號處理器、電源變換器，這些設備分別和甲板控制系統相連接。發射換能器 組包括低頻發射換能器、中頻發射換能器、高頻發射換能器。 甲板控制系統包括數據傳輸解調器、數位訊號處理器主控機、顯示器、數據存儲器、 電源變換器，其中數據傳輸解調器、顯示器、數據存儲器及電源變換器均連接到數字信 號處理器主控機，由其統一控制管理。
甲板收放部分包括收放架、絞車及其控制器，及安裝於控制器上的釋放器，其中控 制器控制絞車運轉，絞車巻動用於控制收放架起落的收放纜繩。
長矛體部分包括所述的接收水聽器可以同時安裝有多個，最佳的安裝數量為8個， 水聽器固定裝置，隔聲材料。
本實用新型具有很好的穩定性和安全作業能力，靜態反力200KN以上，抗風、抗浪， 適應海上作業的惡劣環境，操作容易，結構簡單，裝拆簡便，運輸方便，可適用於0 4000米水深的海洋原位探測，可應用於海底沉積物聲速、聲衰減高精度調查，海底界面 反、散射特性研究，海底沉積物聲學土工特性調査，天然氣水合物和淺海含氣層調査， 多金屬結核集礦機土工參數提取，海底沉積物聲學特性與聲傳播研究。
本實用新型的目的，特徵及優點將結合實施例，參照附圖作進一步的說明。
圖1是本實用新型中長矛體部分的結構示意圖2是本實用新型的結構示意圖中l為甲板控制系統；2為甲板收放部分；3為長矛體部分；101為信號線纜；201為收放線纜；301為測試平臺；302為發射換能器；303為接收水聽器；304為高度 計；305為壓力倉；306為配重；307為接插件。
具體實施方式
參照上圖，提供下述實施例。通過實施例將有助於理解本實用新型，但不限制本實 用新型的內容。本領域的普通技術人員能從本實用新型公開的內容直接導出或聯想到的 所有變形，均應認為是本實用新型的保護範圍。
實施例這種多頻海底聲學原位測試系統，包括甲板控制系統1、甲板收放部分2和長矛體部分3，其中甲板控制系統1通過信號線纜101管理、監控長矛體部分3上設 備部件的運行，並收集長矛體部分3上設備部件傳回的數據，甲板收放部分2控制通過 收放線纜201連接在甲板收放部分2上的長矛體部分3的運行位置。
長矛體部分3包括測試平臺301、位於測試平臺301上的配重306、位於測試平臺 301中部的壓力倉305、通過水聽器固定裝置和隔聲裝置固定在測試平臺301上，並通 過信號線接入壓力倉的8個接收水聽器303、通過接插件307連接壓力倉305的高度計304和發射換能器302。壓力倉305內包括姿態傳感器、接收放大器、濾波器、A/D轉換 器、信號處理器、電源變換器，這些設備分別和甲板控制系統1相連接。發射換能器302 包括低頻發射換能器、中頻發射換能器、高頻發射換能器。甲板控制系統1包括數據傳輸解調器、數位訊號處理器主控機、顯示器、數據存儲 器、電源變換器，其中數據傳輸解調器、顯示器、數據存儲器及電源變換器均連接到數 字信號處理器主控機，由其統一控制管理。甲板收放部分2包括收放架、絞車及其控制器，及安裝於控制器上的釋放器，其中 控制器控制絞車運轉，絞車巻動用於控制收放架起落的收放纜繩。該系統具有整體性能穩定、操作方便、環境適應力強、等優點。該系統在設計方法 和思路上具有一定的前瞻性，充分考慮了當前和今後的需求，使系統地使用性和可擴展 性都有一定的保障。在系統的設計中充分考慮到了海上實際作業的特點，使系統便於拆 卸、固定和運輸；部分硬體採用了通用板材，有利於設備的維護，主要模塊部分採用了 抗震、抗腐蝕等保護措施；系統的總體監控和供電採用同一電纜進行，使設備更加簡化； 系統的軟體設計操作界面簡潔明了，便於試驗人員進行操作，人機互動能力較強，可以 很好的為系統的運行提供監測和控制保障。根據三個發射換能器的指向性和不同頻率在沉積物中的衰減特性對三個發射換能 器進行了固定。其中，低頻段發射換能器發出為柱面波，其安裝位置處於發射換能器安 裝架的最外圍；中頻段發射換能器的指向性開叫為60度左右，處於發射換能器安裝架 的中間；高平端發射換能器的開角為20度，處於發射換能器架的內側。考慮到安裝、耐壓和運輸等因素，壓力倉的材料採用的是超硬鋁合金，由於其使用 環境較為惡劣，對其表面和內部均進行了陽極化處理，使其能夠充分適應海上作業需求。該壓力倉採用兩端開蓋的方式進行設計和加工，這樣可以方便電路板等電子器件的 維護和拆卸，其中的一個端蓋分布有三個接插件，分別為甲板纜接頭、發射換能器接頭 和接受水聽器及高度計接頭。
權利要求1、一種多頻海底聲學原位測試系統，包括甲板控制系統(1)、甲板收放部分(2)和長矛體部分(3)，其特徵是所述的甲板控制系統(1)通過信號線纜(101)管理、監控長矛體部分(3)上設備部件的運行，並收集長矛體部分(3)上設備部件傳回的數據，甲板收放部分(2)控制通過收放線纜(201)連接在甲板收放部分(2)上的長矛體部分(3)的運行位置；所述的長矛體部分(3)包括測試平臺(301)、位於測試平臺(301)上的配重(306)、位於測試平臺(301)中部的壓力倉(305)、通過水聽器固定裝置和隔聲裝置固定在測試平臺(301)上，並通過信號線接入壓力倉的接收水聽器(303)、通過接插件連接壓力倉(305)的高度計(304)和發射換能器(302)。
2、 根據權利要求1所述的測試系統，其特徵是所述的壓力倉(305)內包括姿態 傳感器、接收放大器、濾波器、A/D轉換器、信號處理器、電源變換器，這些設備分別 和甲板控制系統(1)相連接。
3、 根據權利要求1所述的測試系統，其特徵是所述的甲板收放部分(2)包括收 放架、絞車及其控制器，其中控制器控制絞車運轉，絞車巻動用於控制收放架起落的纜 繩。
4、 根據權利要求1所述的測試系統，其特徵是所述的甲板收放部分還包括安裝 於控制器上的釋放器。
5、 根據權利要求1所述的測試系統，其特徵是長矛體部分包括所述的接收水 聽器(303),可以同時安裝有多個。
6、 根據權利要求1所述的測試系統，其特徵是長矛體部分包括所述的接收水聽器(303)，最佳安裝個數為8個。
7、 根據權利要求1所述的測試系統，其特徵是所述的發射換能器(302)有多個，可以是低頻發射換能器，也可以是中頻發射換能器，還可以是高頻發射換能器。
專利摘要本實用新型涉及一種監測設備，尤其是一種海洋工程勘查設備。這種多頻海底聲學原位測試系統，包括甲板控制系統、甲板收放部分和長矛體部分部分，其中甲板控制系統通過信號線纜管理、監控長矛體部分上設備部件的運行，並收集長矛體部分上設備部件傳回的數據，甲板收放部分控制通過收放線纜連接在甲板收放部分上的長矛體部分的運行位置。本實用新型具有很好的穩定性和安全作業能力，靜態反力200KN以上，抗風、抗浪，適應海上作業的惡劣環境，操作容易，結構簡單，裝拆簡便，運輸方便，可適用於0～4000米水深的海洋原位探測。
文檔編號G01C13/00GK201016731SQ20062014086
公開日2008年2月6日 申請日期2006年12月8日 優先權日2006年12月8日
發明者何擁華, 斌 劉, 周建平, 張金輝, 李紅星, 楊燦軍, 鄧顯明, 金肖兵, 陶春輝, 顧春華, 高水土 申請人:國家海洋局第二海洋研究所