海底沉积物原位声学测量系统的数据采集装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种海底沉积物原位声学测量系统的数据采集装置，包括超声波发生设备、超声波接收设备、以及载体；载体包括：数据采集构件和控制构件；数据采集构件包括支撑框架；支撑框架内安装有带动超声波发生设备和超声波接收设备动作的机械式扫描装置、用于控制超声波发生设备工作状态和接收超声波接收设备输出信号的电子设备；电子设备包括：用于控制超声波发生设备和超声波接收设备工作、六自由度驱动缸动作、旋转机构动作、纵梁动作、横移驱动电机动作、纵移驱动电机动作、摆动机构动作、并接收超声波接收设备输出信号的控制器；控制构件包括位于甲板上的绞车；绞车的绳索自由端与支撑框架固定连接。本实用新型专利技术具有测量精度高的特点。

【技术实现步骤摘要】
海底沉积物原位声学测量系统的数据采集装置
本技术涉及海底沉积物探测
，特别是涉及一种海底沉积物原位声学测量系统的数据采集装置。
技术介绍
海底浅层沉积物声学参数是决定海洋声场环境的关键因素，是海水中声波传播损失、海洋声场组成、水声学研究等的重要组成部分，是海洋底质调查、海洋声场研究和海洋地球科学研究不可缺少的研究内容，在海洋工程建设以及海洋环境监测等领域具有重要的研究价值。海底沉积物特性参数分布特征问题一直备受关注，尤其是在分析不同沉积环境等单元声学参数变化模式、构建准确的地声模型等方面，缺少相应的精细而真实的具有分层结构的沉积物声学数据，急需开展针对层状海底浅层沉积物特性参数分布特征原位观测及数据采集。目前海底沉积物声学原位测量基本采用基于透射式和折射式两类侵入式海底沉积声学原位测量方法为主，均需要插入沉积物中进行测量。1、透射法的沉积物声学原位测量是声波通过插入沉积物的发射、接收声学换能器进行传播，传播介质是介于声学换能器之间的沉积物。2、折射法的沉积物声学原位测量是声波经发射声学换能器发射后，在海水与沉积物界面发生折射，被插入沉积物中的接收声学换能器接收。近年来，原位测量技术成为海底沉积物声学特性测量技术的发展趋势，国内先后公布了几种类型的原位测量技术，如专利200610155117.2.7(一种多频海底声学原位测试系统及方法)、200910255767.8(一种海底地质声学参数原位测量系统)、201010293649.9(海底沉积声学参数原位测量装置)、201010265697.7(基于液压贯入的海底沉积物声学特性原位探测系统)、201610084096.3(压载贯入式海底沉积物声学特性原位测量装置)等。这些装置从原理上都是将声学传感器贯入沉积物内部，通过声波的发射和接受来推断声速和声衰减系数，如专利201010293649.9(海底沉积声学参数原位测量装置)所述，其原位测量技术还可根据测量对象和实现方式的不同，分为横向测量技术和垂向测量技术两类。专利201610084096.3显示现有海底沉积物声学原位测量采用的液压贯入式声学原位测量装置，包括框架、密封仪器舱密封仪器舱、电子系统、声学换能器和水密电缆及接插件，系统通过自重将金属框架的探杆插入海底沉积物，设备触底后开启电子系统的声波发射采集模块，安装于其中一支探杆端部的发射声学换能器发射声波,经过沉积物传播后,被安装于其余3支金属框架的探杆顶端的接收声学换能器接收。电子系统将接收到的声波信号转换成数字信号后，存储到电子系统的存储单元，等装置提升至甲板后再导出数据。现有的声学原位测量装置存在以下问题：1、装置采用活塞法、液压贯入式使探头插入至海底沉积物中，或利用仪器重量使探头插入海底沉积物中，对海底沉积物仍有一定扰动，容易存在海底姿态不可控、易倾倒的问题；2、装置是根据研究的目标，而确定测量的尺度和分辨率，如声学换能器间距是一定的，在不同沉积环境、沉积物类型等情况下存在适用性问题；3、沉积物的结构和空间分布具有非均匀性和各项异性等特点，而横向测量多采用透射法测量，垂向测量多采用折射法测量方式，无法同时从横向和垂向对海底沉积物特性进行高分辨力的快速地分析评价。因此，现有的声学原位测量装置存在一定扰动，分辨率较低，很难满足未来地球科学发展对高分辨率声学观测海底浅层沉积物特性研究的迫切需要。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是：提供一种海底沉积物原位声学测量系统的数据采集装置；该海底沉积物原位声学测量系统的数据采集装置通过六自由度机构、旋转机构、二维平台机构、摆动机构的控制，进而实现对海底沉积物原位声学的精确、全面测量。本技术为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种海底沉积物原位声学测量系统的数据采集装置，包括超声波发生设备、超声波接收设备、以及载体；所述载体包括：带动超声波发生设备和超声波接收设备进入深海进行原位声学数据采集的数据采集构件、用于控制数据采集构件入水深度的控制构件；其中：所述数据采集构件包括下开口的支撑框架；所述支撑框架内安装有带动超声波发生设备和超声波接收设备动作的机械式扫描装置、用于控制超声波发生设备工作状态和接收超声波接收设备输出信号的电子设备；所述机械式扫描装置包括六自由度机构，所述六自由度机构包括与支撑框架固定连接的固定板，所述固定板通过六自由度驱动缸与自由板连接；所述自由板位于固定板的下方，所述自由板的下表面安装有旋转机构；所述旋转机构包括连接板，所述连接板的上表面与自由板的下表面固定连接；所述连接板的下表面通过转盘与支架连接；所述支架包括两条彼此平行的滑动梁，每条滑动梁上安装有一个横移滑块，两个横移滑块之间安装有纵梁；在所述纵梁上安装有两个纵移滑块；所述超声波接收设备包括超声波接收设备A和超声波接收设备B；所述超声波发生设备通过摆动机构与纵梁上的纵移滑块A连接；所述超声波接收设备A安装在摆动机构上，所述超声波接收设备B与纵梁上的纵移滑块B连接；在所述支架上安装有控制两个横移滑块动作的横移驱动电机；在所述纵梁上安装有驱动两个纵移滑块动作的纵移驱动电机；所述电子设备包括：用于控制超声波发生设备和超声波接收设备工作、六自由度驱动缸动作、旋转机构动作、纵梁动作、横移驱动电机动作、纵移驱动电机动作、摆动机构动作、并接收超声波接收设备输出信号的控制器；所述控制构件包括位于甲板上的绞车；所述绞车的绳索自由端与支撑框架固定连接。进一步：所述摆动机构包括连接杆；在所述纵移滑块A上安装有摆动电机；所述摆动电机的驱动轴与连接杆的一端连接；所述超声波发生设备固定安装在连接杆的侧壁。更进一步：所述超声波发生设备和超声波接收设备位于同一水平面上。进一步：所述控制器通过通信电缆与控制终端进行数据交互。进一步：所述支撑框架包括四棱台形状的探测部和位于探测部上方的密封舱两部分；其中：所述探测部的下表面大于上表面；在所述探测部下方的四个支腿上安装有抓紧海底沉积物的支撑盘；在所述支撑盘的中心安装有插入海底沉积物内的紧固插杆。进一步：所述超声波发生设备为声学换能器；所述超声波接收设备为水听器。进一步：所述声学换能器为中心频率为100KHZ，带宽为50KHZ的压电换能器。进一步：在所述支撑框架上还安装有姿态传感器；所述姿态传感器的信号输出端子通过数据线与控制器的I/O端口电连接。更进一步：所述支撑框架为轴对称结构，姿态传感器安装于支撑框架的对称轴上。进一步：在所述支撑框架上还安装有温度传感器、深度传感器、以及盐度传感器；所述温度传感器、深度传感器、以及盐度传感器分别通过数据线与控制器的I/O端口电连接。本技术具有的优点和积极效果是：本技术利用上述技术方案完成对海底沉积物特性进行高分辨力的测量任务，由于支撑框架直接位于沉积物的表面，不破坏沉积物，同时采用一个超声波发生设备发出超声波，两个超声波接收设备，这样在进行超声波检测时，超声波接收设备B能够对超声波发生设备输出的超声波进行直接检测，而超声波接收设备A能够对经过沉积物反射后的超声波进行检测；通过两组数据的分析比较，可以对沉积物进行数据分析；保证检测结果的准确性，满足了高精度海底沉积物特性参数分布特征的测量要求。采用反射法测量方式进一步减少干扰，基于声反射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海底沉积物原位声学测量系统的数据采集装置，包括超声波发生设备、超声波接收设备、以及载体；其特征在于：所述载体包括：带动超声波发生设备和超声波接收设备进入深海进行原位声学数据采集的数据采集构件、用于控制数据采集构件入水深度的控制构件；其中：所述数据采集构件包括下开口的支撑框架；所述支撑框架内安装有带动超声波发生设备和超声波接收设备动作的机械式扫描装置、用于控制超声波发生设备工作状态和接收超声波接收设备输出信号的电子设备；所述机械式扫描装置包括六自由度机构，所述六自由度机构包括与支撑框架固定连接的固定板，所述固定板通过六自由度驱动缸与自由板连接；所述自由板位于固定板的下方，所述自由板的下表面安装有旋转机构；所述旋转机构包括连接板，所述连接板的上表面与自由板的下表面固定连接；所述连接板的下表面通过转盘与支架连接；所述支架包括两条彼此平行的滑动梁，每条滑动梁上安装有一个横移滑块，两个横移滑块之间安装有纵梁；在所述纵梁上安装有两个纵移滑块；所述超声波接收设备包括超声波接收设备A和超声波接收设备B；所述超声波发生设备通过摆动机构与纵梁上的纵移滑块A连接；所述超声波接收设备A安装在摆动机构上，所述超声波接收设备B与纵梁上的纵移滑块B连接；在所述支架上安装有控制两个横移滑块动作的横移驱动电机；在所述纵梁上安装有驱动两个纵移滑块动作的纵移驱动电机；所述电子设备包括：用于控制超声波发生设备和超声波接收设备工作、六自由度驱动缸动作、旋转机构动作、纵梁动作、横移驱动电机动作、纵移驱动电机动作、摆动机构动作、并接收超声波接收设备输出信号的控制器；所述控制构件包括位于甲板上的绞车；所述绞车的绳索自由端与支撑框架固定连接。...

【技术特征摘要】
1.一种海底沉积物原位声学测量系统的数据采集装置，包括超声波发生设备、超声波接收设备、以及载体；其特征在于：所述载体包括：带动超声波发生设备和超声波接收设备进入深海进行原位声学数据采集的数据采集构件、用于控制数据采集构件入水深度的控制构件；其中：所述数据采集构件包括下开口的支撑框架；所述支撑框架内安装有带动超声波发生设备和超声波接收设备动作的机械式扫描装置、用于控制超声波发生设备工作状态和接收超声波接收设备输出信号的电子设备；所述机械式扫描装置包括六自由度机构，所述六自由度机构包括与支撑框架固定连接的固定板，所述固定板通过六自由度驱动缸与自由板连接；所述自由板位于固定板的下方，所述自由板的下表面安装有旋转机构；所述旋转机构包括连接板，所述连接板的上表面与自由板的下表面固定连接；所述连接板的下表面通过转盘与支架连接；所述支架包括两条彼此平行的滑动梁，每条滑动梁上安装有一个横移滑块，两个横移滑块之间安装有纵梁；在所述纵梁上安装有两个纵移滑块；所述超声波接收设备包括超声波接收设备A和超声波接收设备B；所述超声波发生设备通过摆动机构与纵梁上的纵移滑块A连接；所述超声波接收设备A安装在摆动机构上，所述超声波接收设备B与纵梁上的纵移滑块B连接；在所述支架上安装有控制两个横移滑块动作的横移驱动电机；在所述纵梁上安装有驱动两个纵移滑块动作的纵移驱动电机；所述电子设备包括：用于控制超声波发生设备和超声波接收设备工作、六自由度驱动缸动作、旋转机构动作、纵梁动作、横移驱动电机动作、纵移驱动电机动作、摆动机构动作、并接收超声波接收设备输出信号的控制器；所述控制构件包括位于甲板上的绞车；所述绞车的绳索自由端与支撑框架固定连接。2.根据权利要求1所述的海底沉积物原位声学测量系统的数据采集装置，其特征在于：所述摆动机构...

【专利技术属性】
技术研发人员：李琦，刘颉，黄翠，常哲，于金花，李国富，
申请(专利权)人：国家海洋技术中心，
类型：新型
国别省市：天津,12