控压式水中声学散射体目标强度测定装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术型提供一种控压式水中声学散射体目标强度测定装置及方法，装置包括一声速测定装置、一数据处理器和一密度测定装置；所述声速测定装置包括一声速测定容器、一压力泵、一第一换能器、一第二换能器、一信号发生器和一信号采集器；所述压力泵、所述换能器连接于所述声速测定容器，所述信号发生器连接所述第一换能器，所述信号采集器连接所述第二换能器和所述数据处理器。本发明专利技术型的一种控压式水中声学散射体目标强度测定装置及方法，装置简单、便携、适用性更广，可实现对水下实际压力的模拟，以获得更加真实的目标强度值，提高资源评估精度。估精度。估精度。

【技术实现步骤摘要】
控压式水中声学散射体目标强度测定装置及方法


[0001]本专利技术型涉及海洋生物资源声学领域，尤其涉及一种控压式水中声学散射体目标强度测定装置及方法。

技术介绍

[0002]声学技术已经广泛应用于海洋生物的资源调查中，其中目标强度对声学调查中的物种判别和资源评估结果影响重大。由于一些小型水生生物如浮游动物的形状复杂且尺寸较小，因此直接测量它们的目标强度是不切实际的，需要借助目标散射体与水体介质的声速对比数和密度对比数来间接计算其目标强度。因此需要对目标散射体的声速值进行测定。现有的声速测定装置仅能测得正常大气压下的生物声速值，无法模拟其在海水中的实际压强环境，所测得值与水下真实值有所偏差，从而造成最终得到的目标强度值不准确。
[0003]现有声速测定装置，将声速测定装置置于压力容器内，其主要分为两个部分：声学室和压力容器，核心组件是声学室。在垂直于动物室轴线的方向上，用两张薄橡胶片将水生生物限制在动物室内。在动物室的顶部和底部各有一可密封的螺纹孔用于放取动物。在声学室的两侧各安装了一个换能器。所有电线都是防水的，并且通过安装在压力容器上的连接器进行外部连接。声学室室壁上的孔用于释放在将腔室放入实验设备和压力容器期间可能产生的任何气泡。通过进气阀和通气阀进出空气，从而改变装置内的压强。如此通过一系列算法得到所测定声学散射体与水体介质的声速对比数。将声速对比数与通过密度测定装置得到的密度对比数相结合，计算出目标强度值。
[0004]现有技术缺点：
[0005]1、结构复杂，压力装置和声速测量装置彼此独立，操作繁琐、便携性较差。
[0006]2、动物室容量较小，可放入生物数量有限，且不适用于南极磷虾等体积较大的生物。
[0007]3、动物室两侧的橡胶片对声速传播产生影响，会造成最终的结果有所偏差。
[0008]4、观察窗口较小，无法直观看到腔室内情况。
[0009]5、需额外制作压力容器，增加了制作成本。

技术实现思路

[0010]针对上述现有技术中的不足，本专利技术型提供一种控压式水中声学散射体目标强度测定装置及方法，装置简单、便携、适用性更广，可实现对水下实际压力的模拟，以获得更加真实的目标强度值，提高资源评估精度。
[0011]为了实现上述目的，本专利技术型提供一种控压式水中声学散射体目标强度测定装置，包括一声速测定装置、一数据处理器和一密度测定装置；所述声速测定装置包括一声速测定容器、一压力泵、一第一换能器、一第二换能器、一信号发生器和一信号采集器；所述压力泵、所述换能器连接于所述声速测定容器，所述信号发生器连接所述第一换能器，所述信号采集器连接所述第二换能器和所述数据处理器。
[0012]优选地，所述声速测定容器采用透明亚力克材料制成且内部形成一倒T形管道，所述倒T形管道包括一水平管道和一竖直管道，所述竖直管道的底部连通所述水平管道的中部顶面；所述竖直管道沿竖直方向形成刻度线，所述竖直管道的顶部连接有一容器口；所述容器口可打开并连通所述压力泵；所述水平管道的两端分别连接所述第一换能器和所述第二换能器。
[0013]优选地，所述容器口与所述声速测定容器之间设置有一橡胶圈；所述容器口形成一连接孔，所述压力泵通过橡胶管道和所述连接孔与所述竖直管道连通。
[0014]优选地，所述容器口采用不锈钢材质。
[0015]优选地，所述声速测定容器的底部连接有一不锈钢底座。
[0016]优选地，所述倒T形管道的管径为3.5厘米。
[0017]本专利技术的一种基于本专利技术所述的控压式水中声学散射体目标强度测定装置的目标强度测定方法，包括步骤：
[0018]S1：自所述容器口将海水灌入所述倒T形管道直至所述海水的液面升至所述刻度线的0刻度处；
[0019]S2:在不同压强下，所述信号发生器产生声波，所述声波经过所述第一换能器发射；所述第二换能器接收所述声波，所述信号采集器通过所述第二换能器采集所述声波的声波信号，并将所述声波信号发送给数据处理器；所述数据处理器通过脉冲波形匹配法或脉冲波峰时间检测根据所述声波信号获得所述海水的不存在被测目标生物时声波的传播时间t
D
；
[0020]S3：自所述容器口加入所述被测目标生物并记录所述液面上升后的刻度，获得所述被测目标生物的体积；
[0021]S4：通过所述压力泵改变所述倒T形管道内的压强模拟海洋中所需水深的压强；
[0022]S5：所述信号发生器产生声波，所述声波经过所述第一换能器发射；所述第二换能器接收所述声波，所述信号采集器通过所述第二换能器采集所述声波的声波信号，并将所述声波信号发送给数据处理器；
[0023]S6：所述数据处理器根据所述声波信号和所述被测目标生物的体积计算获得声速对比数；
[0024]S7：利用所述密度测定装置测量获得密度对比数并发送给所述数据处理器；
[0025]S8：所述数据处理器将所述声速对比数和所述密度对比数代入一目标强度理论模型获得所述被测目标生物的目标强度值。
[0026]优选地，所述S6步骤中，所述数据处理器根据公式(1)计算获得所述声速对比数：
[0027][0028]其中，h
TA
表示所述声速对比数，t
m
表示存在所述被测目标生物时的声波的传播时间，t
D
表示不存在所述被测目标生物时声波的传播时间，Φ表示体积分数；
[0029][0030]其中，V
z
表示所述被测目标生物的体积，V
m
表示所述海水体积与所述被测目标生物的体积之和。
[0031]本专利技术型由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：
[0032]本专利技术将压力装置和声速测量装置结合并成一个装置，操作简便、可便携性高、降低成本。倒T型管道是直径为3.5厘米圆柱体管道，可放入较多数量或像南极磷虾等体积较大的动物。两个换能器之间没有其他设备，因此减少了其他装置对声速传播产生的影响，减少最终结果的偏差。透明亚克力可以直接观察水平管道中动物和水体介质的情况。通过摄像机可记录生物姿态，为研究目标强度与生物体倾斜角、横截面等的关系提供参考。
附图说明
[0033]图1为本专利技术型实施例的控压式水中声学散射体目标强度测定装置的结构示意图。
具体实施方式
[0034]下面根据附图图1，给出本专利技术型的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本专利技术型的功能、特点。
[0035]请参阅图1，本专利技术型实施例的一种控压式水中声学散射体目标强度测定装置，包括一声速测定装置1、一数据处理器2和一密度测定装置3；声速测定装置1包括一声速测定容器11、一压力泵12、一第一换能器13、一第二换能器14、一信号发生器15和一信号采集器16；压力泵12、换能器连接于声速测定容器11，信号发生器15连接第一换能器13，信号采集器16连接第二换能器14和数据处理器2。
[0036]本实施例中，声速测定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种控压式水中声学散射体目标强度测定装置，其特征在于，包括一声速测定装置、一数据处理器和一密度测定装置；所述声速测定装置包括一声速测定容器、一压力泵、一第一换能器、一第二换能器、一信号发生器和一信号采集器；所述压力泵、所述换能器连接于所述声速测定容器，所述信号发生器连接所述第一换能器，所述信号采集器连接所述第二换能器和所述数据处理器。2.根据权利要求1所述的控压式水中声学散射体目标强度测定装置，其特征在于，所述声速测定容器采用透明亚力克材料制成且内部形成一倒T形管道，所述倒T形管道包括一水平管道和一竖直管道，所述竖直管道的底部连通所述水平管道的中部顶面；所述竖直管道沿竖直方向形成刻度线，所述竖直管道的顶部连接有一容器口；所述容器口可打开并连通所述压力泵；所述水平管道的两端分别连接所述第一换能器和所述第二换能器。3.根据权利要求2所述的控压式水中声学散射体目标强度测定装置，其特征在于，所述容器口与所述声速测定容器之间设置有一橡胶圈；所述容器口形成一连接孔，所述压力泵通过橡胶管道和所述连接孔与所述竖直管道连通。4.根据权利要求3所述的控压式水中声学散射体目标强度测定装置，其特征在于，所述容器口采用不锈钢材质。5.根据权利要求4所述的控压式水中声学散射体目标强度测定装置，其特征在于，所述声速测定容器的底部连接有一不锈钢底座。6.根据权利要求5所述的控压式水中声学散射体目标强度测定装置，其特征在于，所述倒T形管道的管径为3.5厘米。7.一种基于权利要求2～6任一项所述的控压式水中声学散射体目标强度测定装置的目标强度测定方法，包括步骤：S1：自所述容器口将海水灌入所述倒T形管道直至所述海水的液面升至所述刻度线的0刻度处；S2:在不同压强下，所述信号发生器产生声波，所述声波经过所述第一换能器发射；所述第二换能...

【专利技术属性】
技术研发人员：童剑锋，鹿文菲，薛铭华，王学昉，张钟鸣，
申请(专利权)人：上海海洋大学，
类型：发明
国别省市：