[发明专利]三维浅地层剖面及掩埋目标探测装置及其方法

说明书

本发明涉及一种基于T型收发换能器阵列的浅地层三维剖面装置及其方法，旨在提供一种能够获得更高的地层分辨率和更高的覆盖范围，进一步提升了探测效率的装置和方法；其装置包括双层系统搭载平台，上层搭载平台上设置有电子舱和GPS天线；下层搭载平台上设有“T”型换能器阵列、控制与处理系统；所述的控制与处理系统包括发射模块和接收处理模块，并且分别与换能器阵列和显控终端连接；该方法采用多通道采集输出技术实现回波信息的高速采集，通过相控发射完成垂直发射波束方向的控制，能够有效提高三维浅剖成像效率，实现浅海浅地层剖面结构重建和掩埋目标的高分辨率三维成像；属于海洋信息测量技术领域。

技术领域

本发明属于海洋信息测量和声学探测技术领域，具体地说，涉及一种海底浅地层剖面及掩埋目标的三维探测装置，以及方法。

背景技术

浅地层声学剖面测量是探测地层剖面结构及掩埋目标的主要技术手段。常规的浅剖系统只能进行单点的连续测量，分辨率低，采样间距较大，测量精度低，同时受到拖曳方式限制，无法获得高精度的定位数据和地层及目标信息。而常规浅剖系统对海洋考古的掩埋沉船的探测和确认十分困难，无法获得沉船目标的轮廓形状，同时探测效率低。

现有技术，中国专利《一种基于海洋移动搭载平台的高分辨三维浅地层剖面系统》(公开号：CN 110596759A)，公开了利用震源信号激发装置和多个光纤水听器组成的三维立体网格丰富了采集的三维数据体，能够为海岸带浅滩地球物理地层调查提供较好工具，无法满足浅地层掩埋目标(如沉船)的探测及形态三维重建的需求。

本发明提供一种基于T型收发换能器阵列的浅地层三维剖面装置和方法，能够获得更高的地层分辨率和更高的覆盖范围，进一步提升了探测效率。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于T型收发换能器阵列的浅地层三维剖面装置，能够获得更高的地层分辨率和更高的覆盖范围，进一步提升了探测效率。

本发明的第二个目的是提供一种基于换能器阵列的浅地层三维剖面声学探测的方法。

为此，本发明提供的第一个技术方案是这样的：

为了达到上述目的，本发明提供的第一个技术方案是这样的：

一种基于换能器阵列的浅地层三维剖面声学探测装置，包括双层浮体的系统搭载平台，其上层布置电子舱和GPS天线。下层布置垂直的“T”型换能器阵列，搭载平台由测量船拖曳前进。

所述的上层搭载平台上设置有电子舱和GPS天线；下层搭载平台上设有“T”型换能器阵列、控制与处理系统；所述的控制与处理系统包括发射模块和接收处理模块，并且分别与换能器阵列和显控终端连接。搭载平台漂浮在水面上，在牵引下前进，发射和接收地层及掩埋目标的声学回波数据，传输到显控终端，形成对特定海域地层剖面测量及掩埋沉船目标三维重建。

进一步的，上述基于换能器阵列的浅地层三维剖面声学探测装置，所述的换能器阵列包括发射换能器阵列和接收换能器阵列，分别由特定工作频率(决定穿透能力和孔径)的M个阵元和N阵元组成(M和N的选择由分辨率决定)，按照半波长均匀、间隔布阵。两个换能器阵列成像垂直布放，接收换能器水平放置，发射换能器垂直放置。布放在搭载平台底部，辐射面向下，与控制与处理系统连接，在控制和处理系统的控制下用于产生和发射特定声学信号。向水中和海底发射，并接收地层结构与掩埋目标的回波信号。收发换能器阵列能够覆盖较宽的扫测角度(取决于设计需要)，扫测角度内形成多个波束，从而获得较高的成像分辨率。

进一步的，上述基于换能器阵列的浅地层三维剖面声学探测装置，所述的控制与处理系统，用于对采集的地层及目标的回波信号进行处理，通过计算精确重构地层结构及目标信息，从而实现地层及掩埋目标的高分辨率三维重建。

作为上述技术方案的改进之一，所述控制和处理系统，包括多通道信号发射模块、多通道信号接收与高速采集模块、控制模块、数据处理模块、姿态仪和电源模块及安装各模块的电子舱。