海底底质声学现场测量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底质声学现场测量装置，包括水下检测装置和水上控制装置；所述水下检测装置包括高度计、视频及照明装置、声学采集单元、探杆、液压驱动装置和控制器；在所述探杆上安装有声学换能器，用于插入到海底中并检测海底沉积物的声学参数；所述液压驱动装置连接探杆，用于驱动探杆插入或离开海底；所述控制器用于控制液压驱动装置运行，并将高度计采集到的高度信号上传至水上控制装置。本实用新型专利技术解决了传统深远海海底声学探测装置和仪器无法进行实时在线连续观测的缺陷，为海底底质声学特性现场测量研究提供了可视化及多参数、高实时性的数据与信息，为海洋科研人员长期获取海底实时声学数据与参数提供了重要的技术支撑平台。

Underwater acoustic field measurement device

The utility model discloses a seabed acoustic field measurement devices, including underwater detection device and water control device; the detection device includes altimeter, underwater video and lighting device, acoustic acquisition unit, a probe rod, a hydraulic driving device and a controller; the acoustic transducers mounted in the probe. For acoustic parameters are inserted into the seabed and detection of seabed sediments; the hydraulic driving device is connected with the probe rod for driving rod insertion or leave the floor; the controller is used to control the operation of the hydraulic driving device, and the altimeter collected height signal uploaded to the water control device. The utility model solves the traditional deep sea submarine acoustic detection device and instrument can not be real-time defect of continuous observation, provides data and information visualization and multi parameter and high real-time for seafloor acoustic properties measurement research, provide technical support platform for marine scientific research personnel long-term access to real-time acoustic data with the parameters of seabed.

【技术实现步骤摘要】
海底底质声学现场测量装置
本技术属于海洋监测
，具体地说，是涉及一种用于检测海底底质声学特性的测量装置。
技术介绍
海底观测是人类研究探索海洋、开发和利用海底资源的重要前提之一。海底观测的主要任务包括探测未知世界、寻找海底资源、监控人类活动对海洋带来的影响等。对海底的物理、化学和生物量的观测，是海洋科学研究的基础。海底沉积物是地质历史的良好记录，对认识海洋的形成和演变具有重要意义。研究海洋沉积物可以为海底电缆和输油管道的铺设、石油钻井平台的设计和施工等海洋开发前期工程提供重要的科学依据，同时也可为石油等海底沉积矿产的生成和储集条件提供重要资料。检测海底表层沉积物的声学参数是研究海洋声场环境、判别海底地质类型的基础数据，其声学特性是分析海底声波传播损失、构建地声模型不可缺少的研究内容，为海底底质声学分类、海底声学环境评价、声学调查等提供基础资料和关键技术。目前用于检测海底声学参数的测量装置往往结构复杂，且无法进行实时的在线连续观测，通过测量装置采集到的海底声学数据和参数只能在测量装置打捞上岸后，才能进行下载和分析，因此，实时性差，且操作过程繁琐。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种海底底质声学现场测量装置，可以对海底声学参数实现原位检测，提高了海底声学数据采集的实时性。为解决上述技术问题，本技术采用以下技术方案予以实现：一种海底底质声学现场测量装置，包括水下检测装置和与其通信的水上控制装置；所述水下检测装置包括用于测量水下检测装置距离海底高度的高度计、用于拍摄海底影像并上传至所述水上控制装置的视频及照明装置、用于采集海底的声学参数并上传至所述水上控制装置的声学采集单元以及探杆、液压驱动装置和控制器；在所述探杆上安装有声学换能器，用于插入到海底中并检测海底沉积物的声学参数；所述液压驱动装置连接所述探杆，用于驱动所述探杆插入或离开海底；所述控制器用于控制所述液压驱动装置运行，并将所述高度计采集到的高度信号上传至所述水上控制装置。作为所述液压驱动装置的一种优选组建方案，在所述液压驱动装置中设置有直流电机、液压泵、油缸、下插电磁阀和上提电磁阀；所述控制器控制直流电机运行，通过直流电机驱动液压泵向油缸供油；所述液压泵通过两条油路选择性地与所述油缸连通，在一条油路上安装有下插电磁阀，在另外一条油路上安装有上提电磁阀，所述探杆连接所述油缸的活塞；所述控制器通过控制所述下插电磁阀打开或所述上提电磁阀打开，从而控制其中一条油路与所述油缸连通，继而控制所述活塞的运行方向，驱动所述探杆插入或离开海底。为了对所述探杆插入海底的深度以及回收位置进行准确限位，本技术在所述油缸中还安装有位移传感器，用于检测所述活塞的运行位置，并生成检测信号发送至所述控制器。所述控制器根据位移传感器反馈的检测信号判断探杆的升降位置，通过控制所述下插电磁阀或上提电磁阀关断，以对探杆的升降位置实现准确限位。优选的，本技术在安装有所述下插电磁阀的油路上还设置有压力传感器，采集油路压力并反馈至所述控制器，用于对海底地质的硬度以及液压驱动装置是否发生故障实现有效检测。作为对所述下插电磁阀和上提电磁阀通断状态的一种优选控制方式，本技术优选在所述下插电磁阀和上提电磁阀的供电回路中分别连接一路固态继电器，所述控制器通过控制所述固态继电器通断，进而控制所述下插电磁阀和上提电磁阀打开或关闭。进一步的，在所述水下检测装置中还设置有一个倾角传感器，检测所述水下检测装置的倾斜角度并反馈至所述控制器。为了使所述水下检测装置具有自供电的能力，本技术在所述水下检测装置中还设置有电池组、电源转换板和电压传感器；所述电源转换板接收所述电池组输出的供电电源，并转换成水下检测装置中各用电负载所需的工作电源，为所述各用电负载供电；所述电压传感器检测所述电源转换板输出的工作电压，并反馈至所述控制器。为了使本技术的海底底质声学现场测量装置在具备现场原位在线检测能力的同时，兼具有传统的自容式自动检测工作模式（即，水下检测装置自动完成海底底质声学参数的采集和保存工作，待打捞上岸后，供科研人员下载、分析的工作模式），本技术在所述水下检测装置中还设置有触底入水传感器，其在入水并接触到海底时生成触底信号发送至所述控制器，以通知控制器可以开始执行海底声学参数的采集工作了。进一步的，所述控制器通过接口板接收各类传感器反馈的采集信号，并将接收到的采集信号转换成上传数据，以光通信的方式上传至所述的水上控制装置。再进一步的，在所述水下检测装置中还设置有光纤收发器和转接盒，所述控制器将上传数据发送至光纤收发器，经由光纤收发器转换成光信号后，通过光纤传输至转接盒，所述转接盒将所述光信号通过光缆上传至所述的水上控制装置。与现有技术相比，本技术的优点和积极效果是：本技术解决了传统深远海海底声学探测装置和仪器无法进行实时在线连续观测的缺陷，为海底底质声学特性现场测量研究提供了可视化及多参数、高实时性的数据与信息，为海洋科研人员长期获取海底实时声学数据与参数提供了重要的技术支撑平台。结合附图阅读本技术实施方式的详细描述后，本技术的其他特点和优点将变得更加清楚。附图说明图1是本技术所提出的海底底质声学现场测量装置的一种实施例的电路原理框图。具体实施方式下面结合附图对本技术的具体实施方式作进一步详细地说明。本实施例的用于检测海底底质声学特性的测量装置，为了对海底现场的声学环境实现实时地在线连续观测，将测量装置分成水下检测装置100和水上控制装置200两部分，如图1所示。其中，水下检测装置100用于投放到待测海域，对待测海域的海底底质声学参数进行原位检测，并可以将其采集到的数据实时地上传至水上控制装置200，通过水上控制装置200显示给海洋科研人员，从而使海洋科研人员能够实时地观测到海底底质声学特性现场的变化情况，为研究海洋声场环境提供基础数据。在本实施例的水下检测装置100中，主要设置有视频及照明装置13、高度计14、声学采集单元12、控制器1、液压驱动装置和探杆9等组成部分，如图1所示。其中，视频及照明装置13用于照亮和拍摄海底的现场环境，并生成海底影像数据及时地上传至水上控制装置200，以便于海洋科研人员实时地观测海底的真实环境。高度计14用于测量水下检测装置100距离海底的高度，并生成检测信号发送至所述控制器1，经由所述控制器1上传至水上控制装置200，以便于海洋科研人员能够准确地判断出水下检测装置100是否接近海底，继而在水下检测装置100快要触底时，及时地向所述控制器1发出控制指令，以启动液压驱动装置运行，将探杆9插入到海底中。本实施例在探杆9上安装有声学换能器，在探杆9插入到海底的过程中，通过声学换能器实时采集海底沉积物的声学参数，以用于海底地质类型的有效识别。同时，在水下检测装置100快要触底时，控制器1控制声学采集单元12启动运行，采集海底的声学参数，并上传至所述水上控制装置200，以用于海底地声模型的构建。当探杆9上的声学换能器完成对海底沉积物的声学参数的采集工作后，控制器1启动液压驱动装置再次运行，控制探杆9上提，离开海底，完成本次测量任务。为了控制探杆9下插和上提，本实施例在所述液压驱动装置中设置有直流电机19、液压泵20、油缸2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海底底质声学现场测量装置，特征在于，包括水下检测装置和与其通信的水上控制装置；所述水下检测装置包括：高度计，用于测量水下检测装置距离海底的高度；视频及照明装置，用于拍摄海底影像并上传至所述水上控制装置；声学采集单元，用于采集海底的声学参数并上传至所述水上控制装置；探杆，其上安装有声学换能器，用于插入到海底中并检测海底沉积物的声学参数；液压驱动装置，其连接所述探杆，用于驱动所述探杆插入或离开海底，在所述液压驱动装置中设置有直流电机、液压泵、油缸、下插电磁阀和上提电磁阀；控制器，其接收所述高度计采集到的高度信号，并上传至所述水上控制装置；所述控制器控制所述液压驱动装置中的直流电机运行，通过直流电机驱动液压泵向油缸供油；所述液压泵通过两条油路选择性地与所述油缸连通，在一条油路上安装有下插电磁阀，在另外一条油路上安装有上提电磁阀，所述探杆连接所述油缸的活塞。

【技术特征摘要】
1.一种海底底质声学现场测量装置，特征在于，包括水下检测装置和与其通信的水上控制装置；所述水下检测装置包括：高度计，用于测量水下检测装置距离海底的高度；视频及照明装置，用于拍摄海底影像并上传至所述水上控制装置；声学采集单元，用于采集海底的声学参数并上传至所述水上控制装置；探杆，其上安装有声学换能器，用于插入到海底中并检测海底沉积物的声学参数；液压驱动装置，其连接所述探杆，用于驱动所述探杆插入或离开海底，在所述液压驱动装置中设置有直流电机、液压泵、油缸、下插电磁阀和上提电磁阀；控制器，其接收所述高度计采集到的高度信号，并上传至所述水上控制装置；所述控制器控制所述液压驱动装置中的直流电机运行，通过直流电机驱动液压泵向油缸供油；所述液压泵通过两条油路选择性地与所述油缸连通，在一条油路上安装有下插电磁阀，在另外一条油路上安装有上提电磁阀，所述探杆连接所述油缸的活塞。2.根据权利要求1所述的海底底质声学现场测量装置，其特征在于，在所述油缸中安装有位移传感器，用于检测所述活塞的运行位置，并生成检测信号发送至所述控制器。3.根据权利要求2所述的海底底质声学现场测量装置，其特征在于，在安装有所述下插电磁阀的油路上设置有压力传感器，采集油路压力并反馈至所述控制器。4.根据权利要求1所述的海底底质声学现场测量装置，其特征在于，在所述下插电...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕斌，祁国梁，李正宝，刘杰，曲君乐，董磊，高皜，张晓楠，蔡玉龙，陈杰，宗芳伊，
申请(专利权)人：山东省科学院海洋仪器仪表研究所，
类型：新型
国别省市：山东,37