一种岛礁珊瑚礁中低频声学特性测量方法技术

本发明专利技术公开了一种岛礁珊瑚礁中低频声学特性测量方法，其包括以下步骤：在待测量的岛礁海底沉积物上钻取若干个探井，探井相隔设定距离；在若干探井中布放海底低频探杆接收系统，至少海底低频探杆接收系统的水听器阵列探杆深入探井内；将声源下放到海水中并让声源按设置的参数发射声学信号，水听器阵列探杆的若干个接收水听器同时接收声学信号，并存储在海底低频探杆接收系统的存储器上，多次重复该步骤；根据接收水听器的接收频段范围、声源的种类、频段范围、发射时间以及声源与探井的距离，结合接收到的声学信号计算得到待测量的岛礁海底沉积物的声传播特性。本方法实现中低频声学测量，为海底声传播理论研究提供技术和数据支持。支持。支持。

【技术实现步骤摘要】
一种岛礁珊瑚礁中低频声学特性测量方法


[0001]本专利技术涉及声学特性测量
，具体涉及一种岛礁珊瑚礁中低频声学特性测量方法。

技术介绍

[0002]海底作为海洋声信道的下界面，海底底质声学特性(声速和声衰减等)对水下声传播有着重要影响，在浅海环境下，这种影响尤为显著，如海底底质的特性参数对声场预报、匹配场定位等具有至关重要的作用。了解海底沉积物的声学特性，对声纳作用距离的预报以及水声环境效应方面的研究及其重要。理论上讲，要精确地描述海底底质对水下声传播产生影响，需要精确的获取海底底质参数。
[0003]现有的海底沉积物声学特性测量方法或设备存在以下问题：
[0004]1)无论是海底沉积物声学特性原位测量设备还是取样实验室测量方法，大多是高频(10khz以上)声学测量，很难或无法进行中低频(10hz
‑
10khz)的声学特性测量，尤其是低于1khz的声学特性原位测量；2)现有的海底沉积物声学特性原位测量设备及取样测量都是站点式测量，只能测量一个站位的声学特性，无法获取规模化、区块化或者区域化的底质声学特性；3)现有的海底沉积物声学特性原位测量设备大多是测量的浅表层30cm到1m以内的沉积物的声学特性，很难或无法得到大埋深(垂向大于3m)的海底沉积物的声学特性；4)现有的海底沉积物声学特性原位测量设备基于自重或者液压系统驱动插入到海底沉积物中，在珊瑚礁海域，由于珊瑚礁沉积物较硬，很难或无法插入到珊瑚礁礁体中进行测量，难以获取珊瑚礁的声学特性。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的不足，本专利技术提供一种岛礁珊瑚礁中低频声学特性测量方法，其通过在探井中布放海底低频探杆接收系统，利用声源开展中低频声学特性海底原位试验，并根据接收到的声学信号计算岛礁珊瑚礁的中低频声学特性，为岛礁区海底声传播理论研究提供技术和数据支持。
[0006]为实现上述目的，本专利技术可以采用以下技术方案进行：
[0007]一种岛礁珊瑚礁中低频声学特性测量方法，其包括以下步骤：
[0008]在待测量的岛礁珊瑚礁海底沉积物上钻取若干个探井，所述探井相隔设定距离；
[0009]在科考船上提前对海底低频探杆接收系统进行设置，设置参数包括接收频率、采样率、采集时长与点数参数的一种或多种；
[0010]在若干所述探井中布放设置好的海底低频探杆接收系统，至少所述海底低频探杆接收系统的水听器阵列探杆深入所述探井内；
[0011]将声源下放到海水中并让所述声源按设置的参数发射声学信号，所述水听器阵列探杆的若干个接收水听器同时接收声学信号，并存储在所述海底低频探杆接收系统的存储器上，在不同方位和角度上多次重复该步骤；
[0012]根据所述接收水听器的接收频段范围、声源的种类、频段范围、发射时间、声源与所述探井的距离和角度，结合接收到的声学信号计算得到待测量的岛礁海底沉积物的声传播特性。
[0013]如上所述的岛礁珊瑚礁中低频声学特性测量方法，进一步地，利用静力触探钻机钻取所述探井，其中，所述静力触探钻机利用科考船的A架系统下放到岛礁珊瑚礁成岩后的海底沉积物上，所述探井深度为5m
‑
10m。
[0014]如上所述的岛礁珊瑚礁中低频声学特性测量方法，进一步地，钻取所述探井过程中，获取沿所述探井的深度方向5m
‑
10m的珊瑚礁岩芯样品，获取的所述珊瑚礁岩芯样品回收到科考船的船甲板，同时，在静力触探钻机上搭载用于测量海底海水的电导率、温度、深度和盐度的CTD测量单元。
[0015]如上所述的岛礁珊瑚礁中低频声学特性测量方法，进一步地，所述海底低频探杆接收系统的水听器阵列的探杆长度4m
‑
9m。
[0016]如上所述的岛礁珊瑚礁中低频声学特性测量方法，进一步地，所述声源包括电火花声源、空气炮声源、炸弹声源、发射换能器声源的任一种或多种。
[0017]如上所述的岛礁珊瑚礁中低频声学特性测量方法，进一步地，声源设置的所述参数包括频率，功率，声源级参数的一种或多种。
[0018]如上所述的岛礁珊瑚礁中低频声学特性测量方法，进一步地，所述接收水听器在垂向和横向同时接收所述声学信号，其中，所述垂向是指探井的长度方向，所述横向是指任意两个探井之间，所述接收水听器的接收频段为中低频10hz
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10khz。
[0019]如上所述的岛礁珊瑚礁中低频声学特性测量方法，进一步地，利用遥控无人潜水器将所述海底低频探杆接收系统吊放上升到科考船的船甲板。
[0020]如上所述的岛礁珊瑚礁中低频声学特性测量方法，进一步地，利用该测量方法可以得到区域化或区块化的岛礁珊瑚礁海底沉积物的中低频声学特性，所述中低频范围为10hz
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10khz，所述声学特性包括声速和声衰减系数。
[0021]如上所述的岛礁珊瑚礁中低频声学特性测量方法，进一步地，钻井获取的珊瑚礁岩芯样品，用于在实验室中测量获取珊瑚礁岩芯的物理力学性质参数，其中，所述物理力学性质参数包括孔隙结构、密度、颗粒粒度和剪切力。
[0022]本专利技术与现有技术相比，其有益效果在于：
[0023]1、本方法的测量频率与水声探测需求对接，实现原位中低频(10hz
‑
10khz)声学测量，为岛礁区海底声传播理论研究提供技术和数据支持；
[0024]2、本方法能够实现区域化测量，直接得到数十米到数百米范围内的区域化原位中低频声学特性；
[0025]3、垂向测量深度大，可以在原位测量4
‑
9m内的垂向声学特性；
[0026]4、本专利技术可以通过多个探井的协作，组网测量，得到大规模的海底珊瑚礁中低频声学特性。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图进行简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本
领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为本专利技术实施例的岛礁珊瑚礁中低频声学特性测量方法的示意图。
[0029]其中：1、声学信号；2、水听器阵列探杆；3、水密舱；4、存储器；5、低频接收换能器；6、外骨骼支架；7、吊装框架；8、声源；9、岛礁海底沉积物。
具体实施方式
[0030]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0031]实施例：
[0032]需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种岛礁珊瑚礁中低频声学特性测量方法，其特征在于，包括以下步骤：在待测量的岛礁珊瑚礁海底沉积物上钻取若干个探井，所述探井相隔设定距离；在科考船上提前对海底低频探杆接收系统进行设置，设置参数包括接收频率、采样率、采集时长与点数参数的一种或多种；在若干所述探井中布放设置好的海底低频探杆接收系统，至少所述海底低频探杆接收系统的水听器阵列探杆深入所述探井内；将声源下放到海水中并让所述声源按设置的参数发射声学信号，所述水听器阵列探杆的若干个接收水听器同时接收声学信号，并存储在所述海底低频探杆接收系统的存储器上，在不同方位和角度上多次重复该步骤；根据所述接收水听器的接收频段范围、声源的种类、频段范围、发射时间、声源与所述探井的距离和角度，结合接收到的声学信号计算得到待测量的岛礁海底沉积物的声传播特性。2.根据权利要求1所述的岛礁珊瑚礁中低频声学特性测量方法，其特征在于，利用静力触探钻机钻取所述探井，其中，所述静力触探钻机利用科考船的A架系统下放到岛礁珊瑚礁成岩后的海底沉积物上，所述探井深度为5m
‑
10m。3.根据权利要求1所述的岛礁珊瑚礁中低频声学特性测量方法，其特征在于，钻取所述探井过程中，获取沿所述探井的深度方向5m
‑
10m的珊瑚礁岩芯样品，获取的所述珊瑚礁岩芯样品回收到科考船的船甲板，同时，在静力触探钻机上搭载用于测量海底海水的电导率、温度、深度和盐度的CTD测量单元。4.根据权利要求1所述的岛礁珊瑚...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯正瑜，王景强，颜文，孙杰，冯英辞，孙蕾，
申请(专利权)人：自然资源部第一海洋研究所，
类型：发明
国别省市：