海洋物理声学参数的测量系统及测量方法技术方案

本发明专利技术涉及数据采集技术领域，尤其涉及一种海洋物理声学参数的测量系统及测量方法。所述测量系统包括：上位机模块、传感器模块、接口模块、波形收发模块、通讯控制模块。相对于现有技术，本发明专利技术的测量系统可实现正弦及脉冲波信号的双激发，能够基于控制指令对多种海洋声学参数进行同时测量，并对海洋环境物理参数如海水的盐度、温度和海底沉积物的压力、温度以及声学参数如声速、声衰减进行同步监测并对结果进行校正，同时支持外接功率放大和发射信号的线性扫频，增加了海洋物理声学参数测量系统的多功能性和实用性，实现了多频段多传感器的多路无缝换接操作便携性以及原位测量与实验室测量的功能一体化。测量的功能一体化。测量的功能一体化。

【技术实现步骤摘要】
海洋物理声学参数的测量系统及测量方法


[0001]本专利技术涉及数据采集
，尤其涉及一种海洋物理声学参数的测量系统及测量方法。

技术介绍

[0002]目前，高速发展的人类社会对资源的需求日益增长，但可开发的土地资源已无法满足发展需求。而地球海域面积巨大，蕴藏着丰富的动植物、矿产等资源，因此各个国家对于海洋资源的探测开发都有较高程度的重视。
[0003]海底沉积物作为海洋的重要组成部分，是海洋探测工程的重要探测对象，对海底测绘、资源勘探、海洋保卫有重要意义。在长期地质运动、洋流输移和微生物分解作用下，陆地河流、动植物遗骸、沉积物等物质不断沉积，形成松散的孔隙骨架结构，孔隙骨架结构是一种充满海水和少量空气的典型不完全弹性多孔介质，由于海底沉积物复杂的声学特性，在沉积物表层到浅层的几米深度内，其物理和声学特性有着比较大的变化梯度。海底沉积物的声速、声衰减系数和空间水声学分布规律，对于海洋声场定位、声场数值预报和水下航行器包括潜艇的无声航行等用途至关重要。海底沉积物的声学特性也对声波的传播特性、水声学空间结构和各类水声探测的实际效果有影响。海底沉积物一直是海底工程、海底地形测绘、远洋航运以及海洋国防中重要的研究对象。研究海底沉积物对海洋经济发展和领海防卫都具有重要的意义。而研究海底沉积物的关键之一就是对其物理声学特性进行研究，即通过观测脉冲声波等在海底沉积物介质中传播的方式，来研究声速、声衰减系数等声学特性参数，经过之前大量的实验，已经发现海底沉积物的声学特性随深度变化较大，并且不同温压、盐度的海水对声衰减程度各不相同，因此有必要设计一种既可测温度、压力、盐度等物理特性参数又可测声速、声衰减系数等声学特性参数的海洋多功能物理声学参数测量仪。
[0004]相关技术中可实现原位测量时纵波信号的发射、采集、处理和保存以及完整取样被测量的海底沉积物，但设备较大难以实现多点测量，且无法对实时测量数据进行处理并直观显示，效率较低；或者基于声反射法通过一发二收通道进行数据对比，可实现温度、深度、盐度等数据较为准确的原位测量，但设备较大难以实现多点测量；另一种方式是利用声传播在测量过程中的传播衰减以及通过实验或者历史数据确定的声传播衰减和底质成分建立海洋底质声传播损失、底质成分以及底质声速对应表以计算分析海洋各层底质声速、成分、层厚等参数并回收底质，缺少中频段声波信号的测量，对于数据的校正仅依赖已有的地声模型，海况及环境的不断改变会对实时原位测量校正结果带来较大误差，通过电缆通讯方式时声波信号也会对数据带来干扰。上述方案中的装置功能均不够全面，如缺少手动测量、实验室测量、温盐深同步测量、多路发射接收通道自切换等功能。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种海洋物理声学参数的测量系统及测量方法，旨在解决现有技术无
法对多种海洋声学参数做统一测量的技术问题。
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供一种海洋物理声学参数的测量系统，所述测量系统包括：
[0007]上位机模块，包括人机交互界面，所述上位机模块用于根据测量要求设置具有测量参数的控制指令，并发送给通讯控制模块，并将接收到的声学参数信号和/或物理参数信号进行计算校正处理、显示并存储根据所述声学参数信号和/或所述物理参数信号得到的信号数据；
[0008]传感器模块，包括声学传感器单元和物理参数测量传感器单元，用于采集所述声学参数信号和/或所述物理参数信号，并将所述声学参数信号和/或所述物理参数信号发送给接口模块；
[0009]接口模块，包括常规声学参数检测接口单元、多路声学参数检测接口单元、常规物理参数检测接口单元、多路物理参数检测接口单元和通讯接口单元，所述通讯接口单元用于与所述上位机模块实现通信连接，所述常规声学参数检测接口单元、所述多路声学参数检测接口单元、所述常规物理参数检测接口单元和所述多路物理参数检测接口单元用于与所述声学传感器单元和所述物理参数测量传感器单元实现通信连接，并将接收到的所述传感器模块采集的所述声学参数信号和/或所述物理参数信号转发给波形收发模块；
[0010]波形收发模块，用于生成并对外发射声学参数采集信号，并在发射所述声学参数采集信号的同时，同步接收通过所述接口模块转发的所述声学参数信号和/或所述物理参数信号，以转发给所述通讯控制模块；
[0011]通讯控制模块，用于根据所述控制指令对所述波形收发模块进行控制，并将接收到的所述声学参数信号和/或所述物理参数信号进行数模转换，以传输给所述上位机模块。
[0012]更进一步地，所述声学传感器单元包括常规声学传感器和多路声学传感器，所述物理参数传感器单元包括常规物理参数测量传感器和多路物理参数测量传感器。
[0013]更进一步地，所述多路声学参数检测接口单元还包括多路声学参数发送接口子单元和多路声学参数接收接口子单元。
[0014]更进一步地，所述常规物理参数测量传感器包括海水深度传感器、海水温度传感器、海水盐度传感器、海底沉积物温度传感器，所述多路物理参数测量传感器为包括所述海水深度传感器、所述海水温度传感器、所述海水盐度传感器、所述海底沉积物温度传感器中的至少一种的阵列传感器。
[0015]更进一步地，所述通讯控制模块还用于：根据所述控制指令中所述测量参数的不同，对所述常规声学参数检测接口单元、所述多路声学参数发送接口子单元、所述多路声学参数接收接口子单元、所述常规物理参数检测接口单元和所述多路物理参数检测接口单元的收发状态进行控制，以控制所述测量系统在常规参数测量模式和多路参数测量模式的切换。
[0016]更进一步地，所述接口模块还用于：
[0017]连接外置激励信号发生单元，以产生不同的所述声学参数采集信号以激发所述声学传感器单元。
[0018]第二方面，本专利技术实施例还提供一种海洋物理声学参数的测量方法，所述测量方法基于上实施例中任一项所述的海洋物理声学参数的测量系统实现，所述测量方法包括以
下步骤：
[0019]上位机模块下发包含测量参数的控制指令至通讯控制模块；
[0020]所述通讯控制模块基于所述控制指令控制波形收发模块生成声学参数采集信号，并发送给接口模块；
[0021]所述接口模块根据所述声学参数采集信号选择对应的接口单元，并激励与所述接口模块相连的传感器模块的中对应的声学传感器单元和/或物理参数测量传感器单元；
[0022]通过所述接口模块接收所述传感器模块采集到的声学参数信号和/或物理参数信号，并转发给所述波形收发模块；
[0023]通过波形收发模块将接收到的所述声学参数信号和/或所述物理参数信号传输到所述通讯控制模块；
[0024]所述通讯控制模块对所述声学参数信号和/或所述物理参数信号进行模数转换，得到目标参数结果，并将所述目标参数结果发送给所述上位机模块进行显示和存储。
[0025]更进一步地，所述接口模块根据所述声学参数采集信号选择对应的接口单元，并激励与所述接口模块相连的传感器模块的中对应的声学传感器单元和/或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海洋物理声学参数的测量系统，其特征在于，所述测量系统包括：上位机模块，包括人机交互界面，所述上位机模块用于根据测量要求设置具有测量参数的控制指令，并发送给通讯控制模块，并将接收到的声学参数信号和/或物理参数信号进行计算校正处理、显示并存储根据所述声学参数信号和/或所述物理参数信号得到的信号数据；传感器模块，包括声学传感器单元和物理参数测量传感器单元，用于采集所述声学参数信号和/或所述物理参数信号，并将所述声学参数信号和/或所述物理参数信号发送给接口模块；接口模块，包括常规声学参数检测接口单元、多路声学参数检测接口单元、常规物理参数检测接口单元、多路物理参数检测接口单元和通讯接口单元，所述通讯接口单元用于与所述上位机模块实现通信连接，所述常规声学参数检测接口单元、所述多路声学参数检测接口单元、所述常规物理参数检测接口单元和所述多路物理参数检测接口单元用于与所述声学传感器单元和所述物理参数测量传感器单元实现通信连接，并将接收到的所述传感器模块采集的所述声学参数信号和/或所述物理参数信号转发给波形收发模块；波形收发模块，用于生成并对外发射声学参数采集信号，并在发射所述声学参数采集信号的同时，同步接收通过所述接口模块转发的所述声学参数信号和/或所述物理参数信号，以转发给所述通讯控制模块；通讯控制模块，用于根据所述控制指令对所述波形收发模块进行控制，并将接收到的所述声学参数信号和/或所述物理参数信号进行数模转换，以传输给所述上位机模块。2.如权利要求1所述的海洋物理声学参数的测量系统，其特征在于，所述声学传感器单元包括常规声学传感器和多路声学传感器，所述物理参数传感器单元包括常规物理参数测量传感器和多路物理参数测量传感器。3.如权利要求1所述的海洋物理声学参数的测量系统，其特征在于，所述多路声学参数检测接口单元还包括多路声学参数发送接口子单元和多路声学参数接收接口子单元。4.如权利要求1所述的海洋物理声学参数的测量系统，其特征在于，所述常规物理参数测量传感器包括海水深度传感器、海水温度传感器、海水盐度传感器、海底沉积物温度传感器，所述多路物理参数测量传感器为包括所述海水深度传感器、所述海水温度传感器、所述海水盐度传感器、所述海底沉积物温度传感器中的至少一种的阵列传感器。5.如权利要求3所述的海洋物理声学参数的测量系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹大鹏，董嘉琪，阚光明，卢杰，侯景成，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：