[发明专利]一种含气粉土沉积物声学特性测试系统及操作方法

说明书

本发明公开了一种含气粉土沉积物声学特性测试系统，包括电脑控制端和数据采集设备，所述数据采集设备包括两个呈上下竖直设置的支撑圈，位于下方所述支撑圈的底部设有支撑装置，两个所述支撑圈的之间外侧上固定连接有第一防护壳，两个所述支撑圈内部之间设有隔热压力容器装置。本发明为避免进行CT扫描测试和声学测试分别制样带来的误差，通过使用特制的数据采集设备在进行声学测试时，还可进行CT测试，保证测试样品的同一性，进而大大提高含气沉积物测试的精准性。

技术领域

本发明涉及含气沉积物测试技术领域，尤其涉及一种含气粉土沉积物声学特性测试系统及操作方法。

背景技术

海洋含气沉积物作为一种非饱和土，气相通常以孤立气泡的形态存在，在压力较高的海底，浅层气体突然释放会剧烈改变海底沉积物的稳定性，影响海上结构物服役安全。压力不高的浅层气也会对海底土体的工程特性造成严重影响，海底含气沉积物的力学性质会因为沉积物中“气”的存在而发生改变，通常会使得沉积物强度降低，可能发生异常沉降、侧向或旋转滑移甚至引发海床失稳破坏，造成系列海洋工程地质灾害。

为了归纳海洋含气沉积物中临界等效半径气泡与声速相互关系，需要对含气沉积物进行CT和声学测试，但现有技术中，因为CT扫描测试和声学测试通过分别制样进行测试，故存在CT扫描测试和声学测试分别制样带来的测量误差。

发明内容

本发明提供了一种含气粉土沉积物声学特性测试系统及操作方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种含气粉土沉积物声学特性测试系统，包括电脑控制端和数据采集设备，所述数据采集设备包括两个呈上下竖直设置的支撑圈，位于下方所述支撑圈的底部设有支撑装置，两个所述支撑圈的之间外侧上固定连接有第一防护壳，两个所述支撑圈内部之间设有隔热压力容器装置，所述隔热压力容器装置包括两个挡板，两个所述挡板分别抵在两个支撑圈相对一侧的侧壁上，两个所述挡板之间固定连接有第二防护壳，两个所述第二挡板之间填充有需要测试的沉积物，其中一个所述第二挡板的侧壁上设有第一换能器，另一个所述第二挡板的侧壁上设有第二换能器，所述隔热压力容器装置上设有气压调节装置；

所述数据采集设备还包括探测器和X射线管，所述探测器、X射线管和隔热压力容器装置分别位于同一直线位置处，所述探测器和X射线管分别位于第一防护壳的两侧，所述探测器、第一换能器和第二换能器均与电脑控制端电信号连接。

作为本技术方案的进一步改进方案：所述支撑装置包括连接筒，所述连接筒的侧壁上固定连接有三个支撑腿，三个所述支撑腿呈环形整列固定在连接筒的外侧壁上，所述连接筒固定在位于下方的支撑圈的底侧壁上。

作为本技术方案的进一步改进方案：所述气压调节装置包括气泵、进气管和出气管，所述进气管一端固定连接在气泵的出气端，所述进气管的另一端固定连接在位于下方挡板的侧壁上并与第二防护壳的内部相连通，所述进气管上设有阀门，所述出气管的一端固定连接在位于上方挡板的侧壁上并与第二防护壳的内部相连通，所述出气管的另一端固定连接有压力传感器，所述压力传感器与电脑控制端电信号连接。

作为本技术方案的进一步改进方案：所述第一防护壳和第二防护壳均采用透明的有机玻璃材质。

作为本技术方案的进一步改进方案：所述第一换能器用于发射出50～80kHz的声波，所述第二换能器用于接收第一换能器发射出且在含气沉积物中传播后的声波，之后第二换能器把声能转换成微弱的电信号送至电脑控制端。

作为本技术方案的进一步改进方案：所述X射线管与第一防护壳之间的距离为13-17cm。

作为本技术方案的进一步改进方案：所述电脑控制端内设有MATLAB软件。

作为本技术方案的进一步改进方案：所述电脑控制端内设有VG Studio Max软件。