[实用新型]基于液压驱动贯入的海底沉积物声学特性原位探测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种海洋测量设备，具体涉及一种基于液压驱动贯入的海底沉积物声学特性原位探测系统，属于海洋物理测量技术领域。

背景技术

包括声速和声衰减系数在内的海底沉积物的声学特性是表征海底沉积物基本物理性质的重要参数之一，通过对海底沉积物声速和声衰减系数的测量可以为水下潜艇导航、反潜、水声设备的设计和使用等军事活动提供重要参数，对于国防建设具有重要意义。而且，利用沉积物的声速和声衰减系数等声学特性参数评价海底岩土工程性质，其在海洋工程勘察、海底资源勘探开发等领域具有重要的应用价值。目前，现有一种原位测量技术是将声学换能器固定在海底沉积物重力取样器上，发射换能器位于取样管上部，往下等间距排列一组接收换能器，在距海底一定高度释放重力取样器，重力取样器靠自重带动声学换能器快速插入沉积物，通过发射和接收声波信号，实现对海底沉积物声速和声衰减系数的原位测量，该技术通过通讯电缆实时控制设备在海底工作状态，并将测量数据实时回传至甲板控制单元。该技术存在如下问题：(1)靠重力取样器自重带动声学换能器快速插入海底沉积物，对沉积物扰动很大，降低测量精度，而且，对换能器造成很大冲击，使其容易损坏；(2)设备通过通讯电缆由甲板单元控制其在海底的工作，采集的声波数据通过电缆实时回传至甲板单元，增加了对设备搭载船舶的要求(要求船舶必须配有铠甲缆)，增加海上调查成本；(3)设备只适用于较软海底，当海底底质较硬时，很难插入沉积物中，致使测量失败，降低工作效率。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种基于液压驱动贯入的海底沉积物声学特性原位探测系统，以克服现有技术的上述缺点。

本实用新型利用液压组合驱动机构将发射换能器和接收换能器缓慢匀速贯入到海底沉积物指定深度，采用嵌入式智能集成芯片为自动控制单元的核心，以程序控制为手段，实现设备在海底工作的自动控制和监测，系统采集的声波信号自容式存储于存储单元，无需实时向甲板回传数据。

基于液压驱动贯入的海底沉积物声学特性原位探测系统，该系统包括带有起重吊环的框架，固接有发射换能器的发射探杆和固接有接收换能器的接收探杆，以及换能器贯入装置、固定于框架上的内含自动控制单元和声波发射采集单元的密封仓，其特征在于所述的换能器贯入装置是滑轮组合机构的液压贯入驱动装置，该换能器贯入装置包括：固定于框架底部的液压泵、由该液压泵驱动的液压缸内的液压杆，固定于该液压杆上端的下动滑轮与上动滑轮，以及固定在框架上部的三个上定滑轮，固定于框架下部的三个下定滑轮，并有两条相互平行的钢缆穿过活动压盘中部的两个通孔，向上依次绕过两个上定滑轮、上动滑轮以及另一个上定滑轮而固定在框架上，向下依次绕过两个下定滑轮、下动滑轮以及另一个下定滑轮而固定在框架上；所述活动压盘是一个矩形板状结构体，且还带有一个发射探杆安装孔和至少两个接收探杆安装孔。

考虑到便于生产制造以及装配使用，上述发射探杆和接收探杆结构相同，均是中间有通孔、底部设有外螺纹的圆柱形管状结构体，该管状结构体顶部安装有水密插头，并且经由连接法兰固定于活动压盘上。

考虑到便于生产制造、装配使用以及与发射探杆和接收探杆相配合，上述发射换能器和接收换能器结构相同，均是底部带有贯入锥、顶部设有锁紧螺母的圆柱形结构体，该圆柱形结构体内部设有与贯入锥相连的中心承载轴，并有至少两个圆环形的压电陶瓷管并排套置在该中心承载轴上，在压电陶瓷管与中心承载轴之间填充有隔声橡胶垫；顶部的锁紧螺母可以使发射换能器和接收换能器通过发射探杆和接收探杆上的外螺纹固接于探杆上。

考虑到液压驱动的效果以及增加钢缆的承载能力，故将上述活动压盘的中部设有两个通孔，并以两条相互平行的钢缆穿过活动压盘的通孔，且上、下定滑轮与上、下动滑轮均是绕有两条钢缆的双缆滑轮。

考虑到钢缆与活动压盘的固接效果，上述钢缆通过现有的锁紧卡环与活动压盘固接。

考虑到便于判断整个系统在海底是否稳定，上述密封仓内设有倾角传感器。

考虑到便于判断是否达到下插深度，上述液压缸内设有位移传感器。

考虑到便于测量运动过程中的液压油压力，上述液压泵内设有压力传感器。