[发明专利]海底沉积物声学剖面测量装置及方法

权利要求书

1.海底沉积物声学剖面测量装置，其特征在于，其包括：岩芯管(1)、换能器夹持机构、升降机构，其中：

所述岩芯管(1)、升降机构垂直固定于岩芯管定位座(6)上；所述升降机构包括升降导轨(8)、升降丝杠(9)，所述升降导轨(8)、升降丝杠(9)与岩芯管(1)平行设置；

所述岩芯管(1)与升降导轨(8)之间由岩芯管定位装置进行固定连接与姿态调整；

所述换能器夹持机构与升降导轨(8)之间由换能器定位装置进行固定连接与姿态调整；

所述换能器定位装置通过升降导套(11)与升降导轨(8)连接，可沿升降导轨(8)升降；

所述换能器夹持机构包括设置于岩芯管(1)的相对侧的两组夹持块，用于夹持换能器组(17)；所述升降丝杠(9)上设置有与升降丝杠(9)啮合的升降丝杠螺母(10)，所述升降丝杠螺母(10)与升降导套(11)固定连接；所述换能器组(17)与声波仪连接；

所述升降丝杠(9)上端设置升降手轮(12)，通过摇动升降手轮(12)，实现换能器夹持机构的升降。

2.根据权利要求1所述的海底沉积物声学剖面测量装置，其特征在于，所述换能器夹持机构的夹持块包括换能器夹持上V块(2)、换能器夹持下V块(4)；换能器组(17)夹持于换能器夹持上V块(2)、换能器夹持下V块(4)之间，以保证不同频率的换能器组(17)在岩芯管(1)轴向上的重复定位精度。

3.根据权利要求2所述的海底沉积物声学剖面测量装置，其特征在于，所述换能器定位装置包括垂直于升降导轨(8)方向设置的换能器定位滑块(19)、换能器定位导轨(20)、换能器定位蝶形螺母(18)；

所述换能器定位导轨(20)与升降导套(11)固定连接，换能器定位导轨(20)方向与升降导轨(8)方向垂直；

换能器定位导轨(20)上设置可前后滑动的换能器定位滑块(19)，换能器夹持机构的夹持块固定连接于换能器定位滑块(19)。

4.根据权利要求3所述的海底沉积物声学剖面测量装置，其特征在于，所述换能器夹持机构的夹持块由换能器定位蝶形螺母(18)固定于换能器定位导轨(20)上，由换能器定位蝶形螺母(18)调节其位置，使换能器组(17)压紧到岩芯管(1)的外壁上，保证测量时换能器组(17)在岩芯管(1)径向位置的稳定性。

5.根据权利要求1所述的海底沉积物声学剖面测量装置，其特征在于，所述岩芯管定位装置包括沿垂直于升降导轨(8)方向设置的岩芯管定位导轨(16)、岩芯管定位V块(14)、岩芯管定位滑块(15)；

所述岩芯管(1)由双侧的岩芯管定位V块(14)夹紧，岩芯管定位V块(14)后端与岩芯管定位滑块(15)固定连接；

岩芯管定位滑块(15)设置于岩芯管定位导轨(16)上，可沿岩芯管定位导轨(16)滑动，调整岩芯管定位V块(14)的位置；

双侧的岩芯管定位V块(14)前端由岩芯管定位蝶形螺母(13)连接一体并紧固。

6.根据权利要求1所述的海底沉积物声学剖面测量装置，其特征在于，所述岩芯管定位座(6)设置定位孔，岩芯管(1)通过岩芯管定位座(6)的定位孔进行定位。

7.根据权利要求1所述的海底沉积物声学剖面测量装置，其特征在于，所述岩芯管定位座(6)上设置升降丝杠轴承座(7)，所述升降导轨(8)、升降丝杠(9)通过升降丝杠轴承座(7)固定连接于岩芯管定位座(6)上。

8.海底沉积物声学剖面测量方法，包括以下步骤：

S1：将测量装置放入充满水的水箱中，将装有沉积物样品的岩芯管(1)下部放入岩芯管定位座(6)的定位孔中，移动岩芯管定位V块(14)将岩芯管上部定位，并用岩芯管定位蝶形螺母(13)将岩芯管定位V块(14)与岩芯管夹紧；

S2：将换能器组(17)安装在换能器夹持上V块(2)与换能器夹持下V块(4)之间，并将换能器夹持蝶形螺母(18)拧紧；

S3：通过旋进换能器定位蝶形螺母(18)，使换能器组(17)压紧到岩芯管(1)的外壁上；

S4：旋转升降手轮(12)，根据试验方案将换能器组(17)移动到岩芯管(1)的某一高度位置；

S5：启动声波仪，采集信号；

S6：将同一岩芯管装满蒸馏水后再次启动声波仪进行测量，并计算声速与声衰减；

声速Vp和声衰减α_p按以下公式计算：

其中V_w为蒸馏水的声速，Δt为岩芯管中是蒸馏水时和岩芯管中是沉积物时接收换能器接收到的声波信号的到时之差，d为岩芯管的内径，e_w/e_s为岩芯管中是蒸馏水时和岩芯管中是沉积物时接收换能器接收到的信号的电压振幅的比值。