一种自动声学分层测量系统及测量方法技术方案

本发明专利技术涉及测量仪器技术领域，尤其涉及一种自动声学分层测量系统及测量方法，本发明专利技术包括测量装置、载体装置、声学测量仪和上位机，测量装置包括底座、主机架和样品管、升降驱动结构、升降机构、换能器夹持机构、样品管夹持机构和位移传感器机构；载体装置包括上级测量承载体和下级测量承载体，上级测量承载体和下级测量承载体用于围合封闭测量装置形成蓄水腔，蓄水腔用于为测量装置提供水介质测量环境。本发明专利技术的测量系统能在空气中或者水中进行自动化测量以减小人工强度和提高测量精度；本发明专利技术的测量系统的测量方法可以提高海底采集样品的测量精度。测量精度。测量精度。

【技术实现步骤摘要】
一种自动声学分层测量系统及测量方法


[0001]本专利技术涉及测量仪器
，尤其涉及一种自动声学分层测量系统及测量方法。

技术介绍

[0002]海底沉积物的声学特性在水声学、地声学、沉积声学中都有着重要的应用，海底沉积物的声学参数包括传播速度和能量衰减等，是研究海底沉积物物理特性的重要参数，也是应用不同声学测量方法获取海底声波传播的特性参数，其对海洋环境模型的计算研究、海洋资源勘探开发、海洋工程建设有着十分重要的意义。
[0003]采集海底沉积物样品在实验室测量声速和声衰减是最常用的方法。通常获得圆柱状的海底沉积物样品，测量方式主要是通过在样品的两个端面放置声学换能器，基于发射换能器发出声波信号，穿过海底沉积物，再由接收换能器接收声波信号，通过声波的传播距离和传播时间差来计算平均声速，通过声波传播幅值比来计算声衰减系数。
[0004]不同样品采集方法获得的海底沉积物并不相同，如重力柱状采集器，可以获得1
‑
6米的海底沉积物，按照目前方法往往分割成0.3
‑
1.0米长的样品进行测量，目前缺乏便于测量超过1米以上的长样品的方法；而对于重力式多管采样器，采集的样品既包括底层海水、也包括分层界面的絮状沉积物、还包括表层海底沉积物，对于多管采样器的样品测量往往要倒掉底层海水和絮状沉积物，损失掉的测量对象较多；液压压入式取样器，可以取得类似于多管采样器具有底层海水、絮状沉积物和表层海底沉积物的长样品。
[0005]但当前海底采集样品有不同尺寸如直径75
‑<br/>110mm，需要快速更改对应安装固定方式，通常是对海底采集样品进行切割，但会造成切割扰动影响测量精度；并且为了获得海底沉积物多频率特性，需要一次性完成多个频率的测量；但在测量过程需要进行细致分层和每层进行多次测量，因此人工操作存在工作量巨大、精度低和耗时长等问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提出一种自动声学分层测量系统，能在空气中或者水中进行自动化测量以减小人工强度和提高测量精度。
[0007]本专利技术的另一目的在于提出一种自动声学分层测量系统的测量方法，可以提高海底采集样品的测量精度。
[0008]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]一种自动声学分层测量系统，包括测量装置、载体装置、声学测量仪和上位机；
[0010]所述测量装置包括底座、主机架和样品管，所述主机架垂直架设于所述底座的安装面，所述主机架上设有升降驱动结构、升降机构、换能器夹持机构、样品管夹持机构和位移传感器机构，所述升降驱动结构设置在所述主机架的顶端，所述升降机构与所述主机架平齐架设于所述底座的安装面，所述换能器夹持机构安装于所述升降机构，所述样品管夹持机构安装于所述主机架的底端；
[0011]所述升降驱动结构用于驱动所述升降机构沿所述主机架的高度方向移动，且带动所述换能器夹持机构同步移动，所述换能器夹持机构用于夹持声学换能器模组，所述样品管夹持机构用于夹持所述样品管，所述样品管用于装纳待测样品，所述声学测量仪用于控制所述声学换能器模组发射声波并获得相关数据，所述上位机用于控制所述升降驱动结构和读取相关数据，所述位移传感器机构用于反馈所述换能器夹持机构的位移情况；
[0012]所述载体装置包括上级测量承载体和下级测量承载体，所述上级测量承载体和下级测量承载体之间设有安装通孔进行连通，所述安装通孔用于供所述样品管穿设，所述上级测量承载体和下级测量承载体用于围合封闭所述测量装置形成蓄水腔，所述蓄水腔用于为所述测量装置提供水介质测量环境，所述下级测量承载体的底部设有排水阀。
[0013]优选的，所述载体装置还包括工作台体，所述工作台体包括上工作台和下工作台，所述上工作台和下工作台呈相互平行设置；
[0014]所述底座安装于所述上工作台的上端面，所述底座与所述上工作台均设有相对应的所述安装通孔；
[0015]所述上级测量承载体为框体结构，所述框体结构的下端四周向外延伸形成密封部，所述密封部的密封面与所述上工作台贴合；
[0016]所述下级测量承载体为中空状的管体，所述下级测量承载体与所述上工作台的结合处设有密封圈，所述下级测量承载体的上端开口与所述安装通孔连通，所述下级测量承载体的下端形成封闭。
[0017]优选的，所述上级测量承载体的长为0.6
‑
1m，宽为0.6
‑
1m，高度H0依据所述样品管的高度设定；所述下级测量承载体的高度H1为0.5
‑
1.5m，直径为0.3
‑
1m。
[0018]优选的，所述样品管内设有储存空腔，所述储存空腔用于装纳待测样品；所述样品管的底部连接有垫高管，且所述垫高管的长度大于等于所述声学换能器模组的顶端与所述底座的距离高度。
[0019]优选的，所述换能器夹持机构还包括第一传动模组、两组第一连接架、两组换能器安装架和轴夹组，所述第一传动模组可移动地连接于所述升降机构，所述第一传动模组与所述主机架呈垂直设置，所述第一传动模组包括两个活动端，所述两个活动端分别通过所述第一连接架连接所述换能器安装架，所述换能器安装架上分别固定连接所述轴夹组，所述轴夹组用于夹持所述声学换能器模组；所述升降机构用于驱动所述第一传动模组的上下移动，所述第一传动模组的上下移动带动所述声学换能器模组沿所述升降机构的高度方向活动；
[0020]所述第一传动模组用于驱动任一所述第一连接架的左右移动，所述第一连接架的左右移动带动两组所述声学换能器模组之间的靠近或远离的张合运动，使得所述轴夹组可调节地夹持所述声学换能器模组。
[0021]优选的，所述样品管夹持机构包括第二传动模组、两组V型块、两组第二连接架、防水驱动机构和上定位夹具，所述第二传动模组与所述主机架呈垂直设置，所述防水驱动机构设置在所述第二传动模组的一端，两组所述第二连接架的一端分别安装于所述第二传动模组的活动端，所述第二连接架的另一端分别连接所述V型块，所述V型块设有用于夹持所述样品管的夹持面，所述上定位夹具固定在所述主机架上，所述上定位夹具的两侧设有倒钩；
[0022]当外力作用于所述第二连接架使所述第二连接架发生移动时，两组所述V型块之间进行靠近或远离的张合运动，其中，外力作用包括所述第二传动模组的手动驱动外力和/或所述防水驱动机构的自动驱动外力。
[0023]优选的，所述声学换能器模组和所述样品管的轴线严格对中。
[0024]优选的，所述声学换能器模组包括若干换能器组，任一所述换能器组包括发射换能器和接收换能器，任一所述发射换能器的发射频率不同，任一所述发射换能器内安装有电子开关，所述声学测量仪通过所述电子开关控制所述发射换能器的开关，若干所述发射换能器通过任一所述轴夹组安装于所述换能器夹持机构的一端，若干所述接收换能器通过另一所述轴夹组安装于所述换能器夹持机构的另一端，所述发射换能器的发射端和所述接收换能器的接收端呈相对设置。
[0025]一种根本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自动声学分层测量系统，其特征在于：包括测量装置、载体装置、声学测量仪和上位机；所述测量装置包括底座、主机架和样品管，所述主机架垂直架设于所述底座的安装面，所述主机架上设有升降驱动结构、升降机构、换能器夹持机构、样品管夹持机构和位移传感器机构，所述升降驱动结构设置在所述主机架的顶端，所述升降机构与所述主机架平齐架设于所述底座的安装面，所述换能器夹持机构安装于所述升降机构，所述样品管夹持机构安装于所述主机架的底端；所述升降驱动结构用于驱动所述升降机构沿所述主机架的高度方向移动，且带动所述换能器夹持机构同步移动，所述换能器夹持机构用于夹持声学换能器模组，所述样品管夹持机构用于夹持所述样品管，所述样品管用于装纳待测样品，所述声学测量仪用于控制所述声学换能器模组发射声波并获得相关数据，所述上位机用于控制所述升降驱动结构和读取相关数据，所述位移传感器机构用于反馈所述换能器夹持机构的位移情况；所述载体装置包括上级测量承载体和下级测量承载体，所述上级测量承载体和下级测量承载体之间设有安装通孔进行连通，所述安装通孔用于供所述样品管穿设，所述上级测量承载体和下级测量承载体用于围合封闭所述测量装置形成蓄水腔，所述蓄水腔用于为所述测量装置提供水介质测量环境，所述下级测量承载体的底部设有排水阀。2.根据权利要求1所述的一种自动声学分层测量系统，其特征在于，所述载体装置还包括工作台体，所述工作台体包括上工作台和下工作台，所述上工作台和下工作台呈相互平行设置；所述底座安装于所述上工作台的上端面，所述底座与所述上工作台均设有相对应的所述安装通孔；所述上级测量承载体为框体结构，所述框体结构的下端四周向外延伸形成密封部，所述密封部的密封面与所述上工作台贴合；所述下级测量承载体为中空状的管体，所述下级测量承载体与所述上工作台的结合处设有密封圈，所述下级测量承载体的上端开口与所述安装通孔连通，所述下级测量承载体的下端形成封闭。3.根据权利要求2所述的一种自动声学分层测量系统，其特征在于，所述上级测量承载体的长为0.6
‑
1m，宽为0.6
‑
1m，高度H0依据所述样品管的高度设定；所述下级测量承载体的高度H1为0.5
‑
1.5m，直径为0.3
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1m。4.根据权利要求3所述的一种自动声学分层测量系统，其特征在于，所述样品管内设有储存空腔，所述储存空腔用于储存待测的海底采集样品；所述样品管的底部连接有垫高管，且所述垫高管的长度大于等于所述声学换能器模组的顶端与所述底座的距离高度。5.根据权利要求1所述的一种自动声学分层测量系统，其特征在于，所述换能器夹持机构还包括第一传动模组、两组第一连接架、两组换能器安装架和轴夹组，所述第一传动模组可移动地连接于所述升降机构，所述第一传动模组与所述主机架呈垂直设置，所述第一传动模组包括两个活动端，所述两个活动端分别通过所述第一连接架连接所述换能器安装架，所述换能器安装架上分别固定连接所述轴夹组，所述轴夹组用于夹持所述声学换能器模组；所述升降机构用于驱动所述第一传动模组的上下移动，所述第一传动模组的上下移动
带动所述声学换能器模组沿所述升降机构的高度方向活动；所述第一传动模组用于驱动任一所述第一连接架的左右移动，所述第一连接架的左右移动带动两组所述声学换能器模组之间的靠近或远离的张合运动，使得所述轴夹组可调节地夹持所述声学换能器模组。6.根据权利要求1所述的一种自动声学分层测量系统，其特征在于，所述样品管夹持机构包括第二传动模组、两...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹大鹏，伍智林，阚光明，刘伟，王景强，孟祥梅，李官保，
申请(专利权)人：自然资源部第一海洋研究所，
类型：发明
国别省市：