原位分层声学测量采样器检测系统技术方案

技术编号:13626521 阅读:118 留言:0更新日期:2016-09-01 21:55
原位分层声学测量采样器检测系统,包括原位测量头、同步采样管和主控箱,原位测量头固定于同步采样管的底端的外壁,主控箱设置于同步采样管的顶端,同步采样管内开有采样孔,在采样孔内安装有沉积物样品收集管,还包括有采样阀门,其安装于同步采样管的底端;还包括有无线通信单元、姿态检测单元、贯入状态及触底平稳检测单和加速度计,姿态检测单元包括陀螺仪和倾度传感器。本发明专利技术根据上述内容,能够检测其在海底下沉过程中的姿态和位置,特别是贯入海底沉积物开始到稳定过程中的状态,从而快速判断原位声学测量和同步采样的海底沉积物沿海底纵深方向的分布,能够辨识海水和海底沉积物的分界点,更利于对海底沉积物进行的进一步研究。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及海洋监测
,尤其涉及原位分层声学测量采样器检测系统
技术介绍
海底沉积物作为水声下边界,承担着海洋矿藏资源勘探开采、船舰潜艇航行、海底地质结构探测、海洋工程建设等工程实践和科学研究必须的声学边界和声波传播层,其声学物理性质在声场预报、匹配场定位中十分重要。目前的采样器没有设置检测系统,只是单纯的对海底沉积物进行采样,并不能检测出海底沉积物的分布,这不利于对海底沉积物的进一步研究。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种原位分层声学测量采样器检测系统,能够检测其在海底下沉过程中的姿态和位置,特别是贯入海底沉积物开始到稳定过程中的状态,从而快速判断原位声学测量和同步采样的海底沉积物沿海底纵深方向的分布,能够辨识海水和海底沉积物的分界点,更利于对海底沉积物进行的进一步研究。为达此目的,本专利技术采用以下技术方案:原位分层声学测量采样器检测系统,包括原位测量头、同步采样管和主控箱,所述原位测量头固定于所述同步采样管的底端的外壁,所述主控箱设置于所述同步采样管的顶端,所述同步采样管内开有采样孔,在所述采样孔内安装有沉积物样品收集管,还包括有采样阀门,其安装于同步采样管的底端;还包括有无线通信单元、姿态检测单元、贯入状态及触底平稳检测单和加
速度计,所述无线通信单元、姿态检测单元、贯入状态及触底平稳检测单都安装于所述主控箱内,所述姿态检测单元包括陀螺仪和倾度传感器。进一步,还包括有声学检测单元,所述声学检测单元包括声波仪和声学换能器,所述声波仪设置于所述主控箱内,所述声学换能器设置于所述原位测量头内。进一步,还包括有温度检测单元,所述温度检测单元包括温度采集器和温度传感器,所述温度采集器设置于所述主控箱内,所述温度传感器设置于所述原位测量头内。进一步,所述同步采样管由两个或者多个采样段管组成,相邻的采样段管通过其端部内侧的螺纹紧固,并且通过同步采样管连接件连接定位及防松。进一步,还包括有环状的配重,其固定于所同步采样管顶端的外壁,位于所述主控箱的下方。进一步,所述配重至少具有两个。进一步,还包括有三片或三片以上导流尾翼,均匀排列并固定于所述同步采样管的外壁,位于所述主控箱的上方。进一步,所述同步采样管是中空圆柱形,所述原位测量头是两端开倒锥的圆柱形,所述声学换能器至少为一对,对称安装在所述原位测量头的中部,所述原位测量头的上端开有环形的电线槽,所述电线槽的设置有环形的电线槽盖。进一步,还包括有吊环,其设置于所述同步采样管的顶端部。本专利技术根据上述内容,能够检测其在海底下沉过程中的姿态和位置,特别是贯入海底沉积物开始的状态,实现辨识海水和海底沉积物的分界点,更利于对海水或海底沉积物临界状态的研究;能够检测其在贯入海底沉积物开始的状
态到稳定过程中的状态,实现把握采样器在海底采样存在的空间状态,从而判断采集的海底沉积物样品沿海底纵深方向的分布特性;通过调整声波触发时间信号,实现探测海底沉积物不同分层的声学特性,研究海底沉积物的地声结构特性。附图说明图1是本专利技术其中一个实施例的结构示意图。图2是图1中测量头的剖视图。其中:原位测量头1、电线槽11、声学换能器12、电线槽11、电线槽盖13、同步采样管2、采样孔21、采样段管22、主控箱3、配重4、导流尾翼5、吊环9。具体实施方式下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。如图1所示,原位分层声学测量采样器检测系统,包括原位测量头1、同步采样管2和主控箱3,所述原位测量头1固定于所述同步采样管2的底端的外壁,所述主控箱3设置于所述同步采样管2的顶端,所述同步采样管2内开有采样孔21,在所述采样孔21内安装有沉积物样品收集管,还包括有采样阀门,其安装于同步采样管2的底端;还包括有无线通信单元、姿态检测单元、贯入状态及触底平稳检测单和加速度计,所述无线通信单元、姿态检测单元、贯入状态及触底平稳检测单都安装于所述主控箱内,所述姿态检测单元包括陀螺仪和倾度传感器,都安装于所述主控箱3内,所述姿态检测单元包括陀螺仪和倾度传感器。通过所述陀螺仪和所述倾角传感器检测原位分层声学测量采样器检测系统在海底下沉过程中的姿态和位置,特别是贯入海底沉积物开始到稳定过程中原
位分层声学测量采样器检测系统的状态,从而判断原位声学测量和同步采样的海底沉积物沿海底纵深方向的分布,检测计算方法如下:当判断所述原位分层声学测量采样器检测系统处于稳定时,采用所述倾角传感器检测的角度计算得出所述原位分层声学测量采样器检测系统中心轴与重力加速度轴的姿态角度θ;由姿态角度θ得到所述原位分层声学测量采样器检测系统在下放时和贯入海底沉积物中的竖直特性保持的程度,结合所述同步采样管2的长度L,依据下式计算出海底沉积物的沿埋深方向的深度D:D=Lsinθ。所述贯入状态及触底平稳检测由加速度计和姿态检测单元实现,所述贯入状态和触底平稳检测单元通过所述加速度计检测所述原位分层声学测量采样器检测系统的下放运行状态、贯入海底沉积物瞬间状态、贯入海底沉积物状态及触底平稳状态,以辨识海水和海底沉积物的分界时间点。所述同步采样管2贯入海底沉积物,进行采样时,所述采样阀门处于打开状态,海底沉积物一边从所述采样孔21贯入,一次作业便完成了对不同分层海底沉积物的原位声学特性测量和样品采样,保存原位测量海底沉积物最原始的物理性质和环境状态,从而获得海底表层沉积物的更为真实的地声特性,解决了当前对海底沉积物原位声学测量和样品采样分二次作业时,由于水流的运动、船体振动等原因造成两次作业点偏离而产生的原位测量与采样测量的对象不统一问题,提高了原位声学测量分析的精度和效率。采样结束后,所述采样阀门关上,确保采样到的海底沉积物结构的完整性。进一步,还包括有无线通信单元和声学检测单元,所述声学检测单元包括声波仪和声学换能器12,所述无线通信单元和所述声波仪安装于所述主控箱3
内,所述声学换能器12设置于所述原位测量头1内。所述声学检测单元在接近海底的10米内开启,开启时间t根据预先估计、或测量海底深度d和所述原位分层声学测量采样器的释放速度v来计算,达到精准开启的效果,开启时间t计算如下:t=(d-10)/v当准备释放所述原位分层声学测量采样器检测系统时,通过所述无线通信单元启动定时开启时间t,开启后所述声波仪每隔0.1秒触发一次,发出脉冲波激励所述声学换能器12的工作,让其测量底层海水的声学特性;通过调整所述声波仪触发时间tt,可以在海底沉积物中不同分层的声学测量,根据测量得到的所述原位分层声学测量采样器在沉积物中贯入速度vi可以计算每层测量长度ls如下:ls=vitt进一步,还包括有温度检测单元,所述温度检测单元包括温度采集器和温度传感器,所述温度采集器设置于所述主控箱3内,所述温度传感器设置于所述原位测量头1内。所述温度传感器实时测量当前测量点的海底沉积物的温度,并将其反馈到所述温度检测器,便于后期对海底沉积物进行数据分析时的校正计算。进一步,所述同步采样管2由两个或者多个采样段管22组成,相邻的采样段管22通过其端部内侧的螺纹紧固,并且通过同步采样管2连接件连接定位及防松。可以根据情况调节同步采样管2的长度,适应不同地质的海底沉积物的采集,增加不同分层的海底沉积物的采本文档来自技高网
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【技术保护点】
原位分层声学测量采样器检测系统,包括原位测量头、同步采样管和主控箱,所述原位测量头固定于所述同步采样管的底端的外壁,所述主控箱设置于所述同步采样管的顶端,所述同步采样管内开有采样孔,在所述采样孔内安装有沉积物样品收集管,还包括有采样阀门,其安装于同步采样管的底端;其特征在于:还包括有无线通信单元、姿态检测单元、贯入状态及触底平稳检测单和加速度计,所述无线通信单元、姿态检测单元、贯入状态及触底平稳检测单都安装于所述主控箱内,所述姿态检测单元包括陀螺仪和倾度传感器。

【技术特征摘要】
1.原位分层声学测量采样器检测系统,包括原位测量头、同步采样管和主控箱,所述原位测量头固定于所述同步采样管的底端的外壁,所述主控箱设置于所述同步采样管的顶端,所述同步采样管内开有采样孔,在所述采样孔内安装有沉积物样品收集管,还包括有采样阀门,其安装于同步采样管的底端;其特征在于:还包括有无线通信单元、姿态检测单元、贯入状态及触底平稳检测单和加速度计,所述无线通信单元、姿态检测单元、贯入状态及触底平稳检测单都安装于所述主控箱内,所述姿态检测单元包括陀螺仪和倾度传感器。2.根据权利要求1所述的原位分层声学测量采样器检测系统,其特征在于:还包括有声学检测单元,所述声学检测单元包括声波仪和声学换能器,所述声波仪设置于所述主控箱内,所述声学换能器设置于所述原位测量头内。3.根据权利要求1所述的原位分层声学测量采样器检测系统,其特征在于:还包括有温度检测单元,所述温度检测单元包括温度采集器和温度传感器,所述温度采集器设置于所述主控箱内,所述温度传感器设置于所述原位测量头内。4.根据权利要求1所述的原位分层声学测量采...

【专利技术属性】
技术研发人员:邹大鹏肖体兵王鑫
申请(专利权)人:广东工业大学
类型:发明
国别省市:广东;44

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