一种深海声波采集装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种深海声波采集装置与方法。该装置包括耐压水密舱、换能器安装架、海底基座和声学释放器；耐压水密舱和换能器安装架均固定在海底基座上，声学释放器通过锚链固定链接海底基座，声学释放器的释放端通过锚链固定重块；耐压水密舱内封装高精度时钟源、电池及其管理系统、数据存储单元、控制器、数字信号处理单元、模拟数字转换单元、低频信号预处理单元、中频信号预处理单元、高频信号预处理单元。本发明专利技术可适用于深海各种频段声波的记录，适用于同步采集通过水体和海底两种介质传播的声波信号，可记录海底地质活动、水体活动以及生物活动产生的声波响应，在海洋调查与研究中具有广泛的应用。

Deep sea acoustic wave acquisition device and method

The invention discloses a deep sea acoustic wave acquisition device and a method thereof. The device comprises a pressure transducer, the watertight mounting frame, submarine base and acoustic release; pressure compartment and transducer mounting frame are fixed on the bottom base, the acoustic release through the chain link fixed submarine base, acoustic release release end of the fixed anchor block; compressive watertight compartment package with high precision clock source, battery and its management system, a data storage unit, controller, digital signal processing unit, analog digital conversion unit, a low-frequency signal preprocessing unit, signal preprocessing unit, high frequency signal preprocessing unit. The invention is applicable to a variety of deep-sea acoustic band recording, suitable for synchronous acquisition of acoustic signals through the waters and the bottom two kinds of medium, can produce acoustic records of seabed geological activities, water activity and biological activity of the response, it is widely used in marine survey and research.

【技术实现步骤摘要】
一种深海声波采集装置与方法
本专利技术涉及海洋
，具体涉及一种深海声波采集装置与方法。
技术介绍
海洋面积占地球面积70％以上，海洋变化深刻影响着地球，影响着人类生存环境。而海水深度在3000米以上的深海大洋占海洋总面积约89％，海底地质活动、水体活动以及生物等活动是深海研究的重要方面，这些活动会产生不同特性的声波信号，通过记录分析研究这些声波信号，是认识地球内部结构、地质特征以及利用深海资源的重要手段。目前人类对于深海的认识还是十分有限，特别是对深海海底地质活动、水体活动以及生物活动等的了解也十分有限。现有的深海探测方法主要采用单一目标的探测技术，多为走航水体测量、近海底调查等，主要应用声学测绘、光学成像、传感器特征测量等方式，以及专门针对地震监测的OBS等技术。对于海底地质活动、水体活动以及生物活动等无法进行综合监测，难以同步记录多种频率的声音信号，不利于开展相关性分析。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有海底活动监测技术上存在的缺陷，提供一种深海声波采集装置与方法，针对海底地质活动、水体活动以及生物活动产生的声波的特点，采用低频、中频和高频三个频段全向水听器和信号处理系统实现海底各种振动声波记录。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种深海声波采集装置，该装置包括耐压水密舱、换能器安装架、海底基座和声学释放器；所述耐压水密舱和换能器安装架均固定在海底基座上，所述声学释放器通过锚链固定链接海底基座，声学释放器的释放端通过锚链固定重块；所述耐压水密舱内封装高精度时钟源、电池及其管理系统、数据存储单元、控制器、数字信号处理单元、模拟数字转换单元、低频信号预处理单元、中频信号预处理单元、高频信号预处理单元，所述数据存储单元、数字信号处理单元和模拟数字转换单元均与控制器连接，所述耐压水密舱表面设置第一水密座、第二水密座和第三水密座；所述换能器安装架上安装低频全向水听器、中频全向水听器和高频全向水听器；所述低频全向水听器通过水密缆连接第一水密座，第一水密座的另一端连接低频信号预处理单元，所述中频全向水听器通过水密缆连接第二水密座，第二水密座的另一端连接中频信号预处理单元，所述高频全向水听器通过水密缆连接第三水密座，第三水密座的另一端连接高频信号预处理单元；所述低频信号预处理单元、中频信号预处理单元、高频信号预处理单元分别连接模拟数字转换单元的低频、中频、高频接口；所述高精度时钟源为控制器、数据存储单元、数字信号处理单元、模拟数字转换单元提供高精度时钟信号，电池及其管理系统为整个装置供电。进一步地，该装置还包括浮力装置，所述浮力装置为与海底基座连接的浮球或固定在海底基座上的浮力板。进一步地，所述低频全向水听器的频率为5Hz～200Hz，所述中频全向水听器的频率为1kHz～100kHz，所述高频全向水听器的频率为500kHz～10MHz。进一步地，所述耐压水密舱、换能器安装架、海底基座和声学释放器均采用耐海水腐蚀并具有防生物附着涂层的材料。进一步地，水听器包括两个部分，一部分与海底耦合，另一部分在水体中，同步采集海底地质活动、水体活动以及生物活动的声波信号，有利于分析各种地质活动与生物活动之间的相关性。一种深海声波采集方法，具体为：在下水前开启工作，利用重物投放入预定海底位置，开始采集海底地质活动、水体活动以及生物活动等声波信号，经过一段时间工作后，利用声学释放器与重物脱钩，回收装置。本专利技术的有益效果：本专利技术可适用于深海各种频段声波的记录，适用于同步采集通过水体和海底两种介质传播的声波信号，可记录海底地质活动、水体活动以及生物活动产生的声波响应，在海洋调查与研究中具有广泛的应用。本专利技术装置完成作业任务后，可以顺利回收，加载新的重块后，可以重复投放使用。本专利技术装置具有可拆卸性，可以在作业完成了拆卸，有利于设备的运输与维护。附图说明图1是深海声波采集装置组成框图；图中：1、高精度时钟源；2、电池及其管理系统；3、数据存储单元；4、控制器；5、数字信号处理单元；6、模拟数字转换单元；7、低频信号预处理单元；8、中频信号预处理单元；9、高频信号预处理单元；10、第一水密座；11、第二水密座；12、第三水密座；13、耐压水密舱；14、低频全向水听器；15、中频全向水听器；16、高频全向水听器；17、换能器安装架；18、海底基座；19、声学释放器。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本专利技术提供一种深海声波采集装置，包括：耐压水密舱13、换能器安装架17、海底基座18和声学释放器19；所述耐压水密舱13和换能器安装架17均固定在海底基座18上，所述声学释放器19通过锚链固定链接海底基座18，海底基座18与海底耦合良好，完成深海声波采集装置工作后回收；声学释放器19的释放端通过锚链固定重块；所述耐压水密舱13内封装高精度时钟源1、电池及其管理系统2、数据存储单元3、控制器4、数字信号处理单元5、模拟数字转换单元6、低频信号预处理单元7、中频信号预处理单元8、高频信号预处理单元9，所述数据存储单元3、数字信号处理单元5和模拟数字转换单元6均与控制器4连接，控制器4将数字信号首先送给数字信号处理单元5进行处理，然后将数字信号处理单元5处理后的信号存储在数据存储单元3中；所述耐压水密舱13表面设置第一水密座10、第二水密座11和第三水密座12；所述换能器安装架17上安装低频全向水听器14、中频全向水听器15和高频全向水听器16，换能器支架17其自重使得与海底良好耦合，并且水听器保持在水体中；所述低频全向水听器14通过水密缆连接第一水密座10，第一水密座10的另一端连接低频信号预处理单元7，所述中频全向水听器15通过水密缆连接第二水密座11，第二水密座11的另一端连接中频信号预处理单元8，所述高频全向水听器16通过水密缆连接第三水密座12，第三水密座12的另一端连接高频信号预处理单元9；所述低频信号预处理单元7、中频信号预处理单元8、高频信号预处理单元9分别连接模拟数字转换单元6的低频、中频、高频接口；所述高精度时钟源1为控制器4、数据存储单元3、数字信号处理单元5、模拟数字转换单元6提供高精度时钟信号，电池及其管理系统2为整个装置供电。进一步地，该装置还包括浮力装置，所述浮力装置为与海底基座18连接的浮球或固定在海底基座18上的浮力板。进一步地，所述低频全向水听器14的频率为5Hz～200Hz，所述中频全向水听器15的频率为1kHz～100kHz，所述高频全向水听器16的频率为500kHz～10MHz。进一步地，所述耐压水密舱13、换能器安装架17、海底基座18和声学释放器19均采用耐海水腐蚀并具有防生物附着涂层的材料。进一步地，水听器包括两个部分，一部分与海底耦合，另一部分在水体中，同步采集海底地质活动、水体活动以及生物活动的声波信号，有利于分析各种地质活动与生物活动之间的相关性。本专利技术提供的深海声波采集装置可以长时间全天候本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种深海声波采集装置，其特征在于，该装置包括耐压水密舱(13)、换能器安装架(17)、海底基座(18)和声学释放器(19)；所述耐压水密舱(13)和换能器安装架(17)均固定在海底基座(18)上，所述声学释放器(19)通过锚链固定链接海底基座(18)，声学释放器(19)的释放端通过锚链固定重块；所述耐压水密舱(13)内封装高精度时钟源(1)、电池及其管理系统(2)、数据存储单元(3)、控制器(4)、数字信号处理单元(5)、模拟数字转换单元(6)、低频信号预处理单元(7)、中频信号预处理单元(8)、高频信号预处理单元(9)，所述数据存储单元(3)、数字信号处理单元(5)和模拟数字转换单元(6)均与控制器(4)连接，所述耐压水密舱(13)表面设置第一水密座(10)、第二水密座(11)和第三水密座(12)；所述换能器安装架(17)上安装低频全向水听器(14)、中频全向水听器(15)和高频全向水听器(16)；所述低频全向水听器(14)通过水密缆连接第一水密座(10)，第一水密座(10)的另一端连接低频信号预处理单元(7)，所述中频全向水听器(15)通过水密缆连接第二水密座(11)，第二水密座(11)的另一端连接中频信号预处理单元(8)，所述高频全向水听器(16)通过水密缆连接第三水密座(12)，第三水密座(12)的另一端连接高频信号预处理单元(9)；所述低频信号预处理单元(7)、中频信号预处理单元(8)、高频信号预处理单元(9)分别连接模拟数字转换单元(6)的低频、中频、高频接口；所述高精度时钟源(1)为控制器(4)、数据存储单元(3)、数字信号处理单元(5)、模拟数字转换单元(6)提供高精度时钟信号，电池及其管理系统(2)为整个装置供电。...

【技术特征摘要】
1.一种深海声波采集装置，其特征在于，该装置包括耐压水密舱(13)、换能器安装架(17)、海底基座(18)和声学释放器(19)；所述耐压水密舱(13)和换能器安装架(17)均固定在海底基座(18)上，所述声学释放器(19)通过锚链固定链接海底基座(18)，声学释放器(19)的释放端通过锚链固定重块；所述耐压水密舱(13)内封装高精度时钟源(1)、电池及其管理系统(2)、数据存储单元(3)、控制器(4)、数字信号处理单元(5)、模拟数字转换单元(6)、低频信号预处理单元(7)、中频信号预处理单元(8)、高频信号预处理单元(9)，所述数据存储单元(3)、数字信号处理单元(5)和模拟数字转换单元(6)均与控制器(4)连接，所述耐压水密舱(13)表面设置第一水密座(10)、第二水密座(11)和第三水密座(12)；所述换能器安装架(17)上安装低频全向水听器(14)、中频全向水听器(15)和高频全向水听器(16)；所述低频全向水听器(14)通过水密缆连接第一水密座(10)，第一水密座(10)的另一端连接低频信号预处理单元(7)，所述中频全向水听器(15)通过水密缆连接第二水密座(11)，第二水密座(11)的另一端连接中频信号预处理单元(8)，所述高频全向水听器(16)通过水密缆连接第三水密座(12)，第三水密座(12)的另一端连接高频信号预处理单元(9)；所述低频信号预处理单元(7)、中频信号预处理单元(8)、高频信号预处理单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国堙，蔡巍，陶春辉，邓显明，丘磊，周建平，张金辉，何拥华，顾春华，
申请(专利权)人：国家海洋局第二海洋研究所，
类型：发明
国别省市：浙江,33