一种海底沉积物重力取样器兼容声纵波测试的系统技术方案

一种海底沉积物重力取样器兼容声纵波测试的系统，涉及海底沉积声学参数原位测量领域，其通过框架将声学探测装置安装在取样管上，整个系统可以在驱动铅盘的重力驱动下以自由落体的方式冲入沉积物中，刀头为开口结构，系统触底后海底沉积物可以被挤入刀头，进入取样管内，完成取样工作。本发明专利技术优势在于，声学探测装置安装在框架上，通过框架间接固定在取样管上，因此不需要对取样管的结构改动过多，有利于后期的安装和维护，不会产生额外受力面积，减少了对沉积物扰动以及不会对取样柱贯入深度产生影响；并且因为声学探测装置与取样管处于同一高度，获得的数据与样品可以保证一致性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种海底沉积物重力取样器兼容声纵波测试的系统


[0001]本专利技术的一种海底沉积物重力取样器兼容声纵波测试的系统，涉及海底沉积声学参数原位测量领域。

技术介绍

[0002]陆地和海洋的浅层资源过度开发和输出，使得我国矿产资源面临枯竭的危险，找矿的方向逐步转向深海大洋的矿产资源。海洋面积广阔，蕴藏着丰富矿产资源，如稀土资源、金属硫化物等，为了遏制资源枯竭的危险、扩展资源储量、提高竞争力，深海海底区域的资源是重要的突破口之一。同时，海底介质深海和浅海的基本组成和属性特征，也是我国军工领域亟需重要的参数。而如何快速而精准地提供海底介质特性参数尤为重要。
[0003]为了消除取样过程对沉积物的扰动以及样品所处环境的变化对测试结果的影响，近年来发展了多种沉积物声学特性原位测量技术。
[0004]如专利201010293649.9公开的一种海底沉积声学参数原位测量装置，其具体公开了一种使用支撑架将声学传感器组件固定在重力取样器外壁的方案。
[0005]或者如专利202011408922.8公开的一种海底沉积物声学原位取样测量系统，其具体公开了一种将声学传感器组件镶嵌在重力取样柱外壁的方案。
[0006]两种方案的原理都是在现有重力取样柱的基础上，选用不同的结构方式加装声学探测装置以实现海底底质沉积物声学特性原位测量以及同步取样。
[0007]这类海底沉积声学参数原位测量装置的结构方式主要存在以下问题：1、产生额外阻力：支撑架会产生额外的受力面积，如果海底沉积物较硬或粘度较大，可能会大幅缩短重力取样柱插入深度，导致接受换能器无法全部插入沉积物，这样所计算出的声学参数也并非沉积物实际参数；2、改变现有结构：将声学探测组件镶嵌在重力取样柱外壁，势必会大幅改变现有取样柱的构造，不易安装。并且后续拆除声学组件后取样柱也已很难还原，不利于在现有取样柱的基础上推广。
[0008]3、容易受损坏：在设备布放与回收时，容易与船体相碰撞而损坏；或者在插入沉积层时因沉积物的粘性增大而阻力增大，或者出现两类性质相差较大的沉积互层时，因受冲击力而损坏；或插入到沉积层时因不垂直而受到剪切力而损坏。

技术实现思路

[0009]本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足而提供一种利用框架将声学探测组件套在区域柱外部的海底沉积物重力取样器兼容声纵波测试的系统，其不需要对取样柱的结构改动过多，有利于后期的安装和维护，并且不会产生额外受力面积，减少了对沉积物扰动，不会对取样柱贯入深度产生影响为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种海底沉积物重力取样器兼容声纵波测试的系统，包括：
重力取样装置，可以重力作用下自由落体冲入海底沉积物中；声学探测装置，可以发出声波并接收反射波；框架，所述框架套设在重力取样装置外部，所述声学探测装置嵌装在框架上。
[0010]进一步的，声学探测装置包括：供电模块，用于给整个声学测试系统供电；发射声系模块，包括一个发射电路和一套发射换能器，用来激励产生设定工作频率的声波信号；隔声体，用于衰减沿着框架在发射与接收间传播的直达波的信号；接收声系模块，用于接收处理存储经过海底沉积物的声波信号。
[0011]进一步的，框架由两个180
°
半圆环件相合构成，两个半圆环件包套在所述重力取样装置的外部。
[0012]进一步的，框架上设有若干等间距设置的隔声槽。
[0013]进一步的，所述重力取样装置包括驱动铅盘、刀头、取样管、电池仓，刀头下方设有开口，取样管中空设置，刀头与取样管相通，驱动铅盘设置在取样管顶部，电池仓设置在驱动铅盘内部。
[0014]进一步的，隔声体由隔声阻尼材料制成，其设置在框架和取样管之间。
[0015]进一步的，框架包套在取样管的外部，刀头的直径大于框架的直径。
[0016]进一步的，接收声系模块包括一体化接收条带，发射电路与一体化接收条带之间使用贯通线连接包括多个接收换能器和多个接收电路以及存储单元，多个接收换能器和多个接收电路采用交叉布设，一个接收换能器与一个接收电路形成一个接收通道。
[0017]进一步的，声学探测装置还包括蓝牙通讯模块，蓝牙通讯模块通过电线与一体化接收条带连接。
[0018]进一步的，设有实验室处理系统，实验室处理系统通过蓝牙连接的方式与蓝牙通讯模块连接。
[0019]有益效果：本专利技术中通过框架将声学探测装置安装在取样管上，整个系统可以在驱动铅盘的重力驱动下以自由落体的方式冲入沉积物中，刀头为开口结构，系统触底后海底沉积物可以被挤入刀头，进入取样管内，完成取样工作。本专利技术优势在于，声学探测装置安装在框架上，通过框架间接固定在取样管上，因此不需要对取样管的结构改动过多，能快速兼容现有的取样管，有利于后期的安装和维护，不会产生额外受力面积，减少了对沉积物扰动以及不会对取样柱贯入深度产生影响；并且因为声学探测装置与取样管处于同一高度，获得的数据与样品可以保证一致性；并且声学探测装置直径嵌入安装在取样管上，且因为刀头直径大于声学探测装置的外径，可以保证声学探测装置的各个模块不直接受力，降低受损几率。
附图说明
[0020]图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术的框架分解结构示意图；图3为本专利技术的工作状态示意图；图4为本专利技术的工作流程图；
附图标记说明：重力取样装置1，取样管11，刀头12，驱动铅盘13，声学探测装置2，供电电源接口20，电池仓21，框架22，发射换能器23，发射电路24，隔声槽25，一体化接收条带26，接收换能器261，接收电路262，蓝牙通讯模块27，安装孔30，线缆3，绞车4，沉积物5，实验室处理系统6。
具体实施方式
[0021]下面结合说明书附图以及具体实施例对本专利技术做进一步描述。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本专利技术。此外，下述说明中涉及到的本专利技术的实施例通常仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，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，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0022]海底沉积物重力取样器兼容声纵波测试的系统，包括重力取样装置1、声学探测装置2、框架22。
[0023]重力取样装置1上方设有驱动铅盘13，下方设有刀头12，中间设有取样管11，内部有电池仓21以用于给整个声学探测装置2供电。
[0024]声学探测装置2包括：供电模块，用于给整个声学测试系统供电；发射声系模块，包括一个发射电路24和一套发射换能器23，用来激励产生设定工作频率的声波信号；隔声体，用于衰减沿着框架22在发射与接收间传播的直达波的信号；接收声系模块，用于接收处理存储经过海底沉积物5的声波信号。
[0025]框架22套装在取样管11的外部，框架22上设有若干槽孔，声学探测装置2的各个模块嵌装在对应的槽孔内。
[0026]本实施例中，优选的框架22由两个180
°
半圆环件相合构成，这种结构更本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海底沉积物重力取样器兼容声纵波测试的系统，其特征在于，包括：重力取样装置（1），可以重力作用下自由落体冲入海底沉积物（5）中；声学探测装置（2），可以发出声波并接收反射波；框架（22），所述框架（22）套设在重力取样装置（1）外部，所述声学探测装置（2）嵌装在框架（22）上。2.根据权利要求1所述的一种海底沉积物重力取样器兼容声纵波测试的系统，其特征在于，声学探测装置（2）包括：供电模块，用于给整个声学测试系统供电；发射声系模块，包括一个发射电路（24）和发射换能器（23），用于激励产生设定工作频率的声波信号；隔声体，用于衰减沿着框架（22）在发射与接收间传播的直达波的信号；接收声系模块，用于接收处理存储经过海底沉积物（5）的声波信号。3.根据权利要求2所述的一种海底沉积物重力取样器兼容声纵波测试的系统，其特征在于，框架（22）由两个180
°
半圆环件相合构成，两个半圆环件包套在所述重力取样装置（1）的外部。4.根据权利要求1所述的一种海底沉积物重力取样器兼容声纵波测试的系统，其特征在于，框架（22）上设有若干等间距设置的隔声槽（25）。5.根据权利要求3所述的一种海底沉积物重力取样器兼容声纵波测试的系统，其特征在于，所述重力取样装置（1）包括驱动铅盘（13）、刀头（12）、取样管（11）、电池仓（21），刀头（12）下方设有开口，取样管（11）中空设置，刀头（12）与取样管（11）相...

【专利技术属性】
技术研发人员：周建平，王东，陶春辉，邓显明，张国堙，柳云龙，陈宁特，田双凤，张金辉，丘磊，叶玲捷，
申请(专利权)人：中科云声苏州电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：