[发明专利]海底沉积物声学剖面测量装置及方法

说明书

本发明提供海底沉积物声学剖面测量装置及方法，其装置包括岩芯管、换能器夹持机构、升降机构，所述岩芯管与升降导轨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与升降导轨连接，可沿升降导轨升降；所述升降丝杠上端设置升降手轮，通过摇动升降手轮，实现换能器夹持机构的升降。本发明将换能器组通过夹持机构架设于升降导轨上，通过旋转升降手轮带动换能器组升降，可以实现对岩芯管任意截面的测量，岩芯管垂直放置，沉积物充满样品管避免了流塑、软塑或饱含水的海底表层沉积物测量时的流淌，大大提高了测试精度。

技术领域

本发明涉及介质声学特性测量技术领域，具体地说，涉及海底沉积物声学剖面测量装置。

背景技术

海底沉积物声学参数，例如声波在沉积物中传播的速度和衰减，是沉积物声波传播理论的基本输入参数，以理论为基础的声学模型也需要这些参数。获取海底沉积物的声速和声衰减剖面对海洋环境声场的模型计算、地球物理的正演和反演有着十分重要的意义。

海底沉积物声学参数测量技术主要分三种，即反射/折射剖面遥测、原位测量和取样实验室测量。反射/折射剖面遥测技术提供的是大体积地层的平均声速和衰减系数的估计，属于获取海底沉积物声学性质的间接方法，而取样实验室测量和原位测量属于直接方法。取样实验室测量由于技术简单，环境可控，仍然被广泛使用。

在海底取得用于实验室声速和声衰减测量的通常为柱状沉积物样品(岩芯)，测量声速通常做法是在柱状样一端安装连接信号发生器的发射换能器，另一端安装连接信号接收装置的接收换能器，这样据柱状样长度及声波信号的到时计算得到的声速实际是柱状沉积物样品长度方向上的平均声速；沉积物的声衰减通常利用同轴差距衰减测量法来获得。

在实际实验中，该方法存在一定缺陷，主要表现在：测量过程中需要截掉一段样品，这样势必会对沉积物造成扰动，特别是对流塑和软塑的沉积物来说，表现更明显。此外，其获得的声衰减也只是被截掉样品长度方向上的平均值，无法获得海底沉积物连续的声速和声衰减剖面。

英国GEOTEK公司生产的岩芯综合测试系统(MSCL)虽然可以获得柱状海底沉积物样品的声学剖面，但其测试时柱状样品需横放测量，对于流塑、软塑或饱含水的海底表层沉积物来说，会使沉积物流淌，而且从样品管横截面来看，沉积物不能充满样品管，影响测试精度；另外，岩芯综合测试系统的声学换能器与样品管耦合欠佳。

发明内容

为了解决目前海底沉积物声学剖面测量技术存在的问题，本发明提供海底沉积物声学剖面测量装置及方法，其具体的技术方案如下：

海底沉积物声学剖面测量装置，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。