【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水声工程，尤其是涉及一种应用于北极冰区的水下宽频环保声源的产生方法。
技术介绍
1、北极地区海洋面积辽阔，随着气候变暖，海冰季节性消退，北极地区在航道利用、资源开发、军事活动以及科学研究等方面变得越来越重要。由于北极及其毗邻海域处于高纬度地区，常年低温，造成北极海区独特的声速剖面，这使得北极水声环境与其它非极区的浅海、深海不同，具有自己的独特性。
2、水下声源是海洋水声学研究的重要设备之一。目前水声实验常用发射换能器(阵)、爆炸声源、气枪或气动声源、等离子体、灯泡等作为声源，其中发射换能器通常为单频或窄频，其它几类属于宽带声源。灯泡声源，产生的声信号为宽频短脉冲，较其他大功率声源对海洋环境的危害小，属宽频环保声源，安全性好。过去对环境保护的意识相对弱，由于爆炸声源源级大，变化小，应用中更偏向于爆炸声源。
3、1963年，urick(urick r j.implosions as sources of underwater sound[j].the journal of the acoustical society of america,1963,35(11):2026-2027)曾使用玻璃瓶做内爆声源，并认为其虽然转换效率低，但仍存在有用性。伍兹霍尔海洋研究所marshall等(marshall orr,michael schoenberg.acoustic signatures from deepwater implosions of spherical cavities[j].the j
4、国内中国科学院声学研究所邵枝晖等(邵枝晖,肖灵,李整林等.真空内爆灯泡声源的性能分析[c]//中国声学学会青年学术会议.2003)通过采用修正方程讨论灯泡的真空度和声源级之间的关联，估计灯泡声源不同真空度条件下的脉动时间，探讨灯泡声源的性能，研究真空内爆灯泡声源的性能和真空度的关系。中国科学院声学研究所张仁和院士领导的研究小组(邵枝晖,肖灵,李整林等.真空内爆灯泡声源的性能分析[c]//中国声学学会青年学术会议.2003)曾设计和使用了灯泡声源装置，获得高声源级信号，并在亚洲海国际海洋声学联合实验中，将灯泡声源用来校准接收阵的形状。杜志鹏等(杜志鹏,杜俭业,李营等.不可压缩流体中球型容器内爆理论模型研究[c]//2015:5)认为容器水下压溃可引起内爆,产生内爆冲击波,对周围结构产生破坏作用，基于能量守恒原理，推导一种不可压缩流体中球型容器内爆理论模型。可以根据球型容器半径,容器所受静水压力等参数预测内爆冲击波压力,气泡半径,气泡溃灭时间周期。
5、随着国内北极声学科研和实验的逐年增多，如何在冰区水中产生宽频环保声源的需求越来越强烈。如前所述，灯泡声源就是一款非常实用的宽频环保声源。过去对灯泡声源的应用时，主要是从船体进行布放，无电源支持时，布放深度较浅(不超过10m)；大深度布放时(超过50m)，需要电源供电灯泡声源的释放装置，有工作船电源支持。在北极实验冰区，环境温度低，对电源设备要求高，且远离工作船，有效电源不易获取。一般的灯泡声源释放装置在无电源情况下，对水深50米以上内爆灯泡无法击破，且存在冰区不好操作等问题，因此，要在北极冰区实现大深度布放，获得宽频环保声源，急需开发一款无需电源支持且操作简便的水下灯泡声源及其释放装置。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种应用于北极冰区的水下宽频环保声源的产生方法。针对北极冰区缺乏水下宽频环保声源等问题，利用水下内爆真空灯泡及其释放器，从而无需电源在北极冰区产生宽频环保声源。
2、所述一种应用于北极冰区的水下宽频环保声源的产生方法，包括以下步骤：
3、1)真空灯泡选取：由于灯泡声源的性能与灯泡玻璃的厚度、体积大小、真空度有关，因此，为保证灯泡声源声学性能的稳定性，首先需要统一灯泡的品牌，若是定制灯泡，需用相同的玻璃材质，并保证灯泡大小、真空度一致；
4、2)设计灯泡声源的布放深度：灯泡声源的布放深度与灯泡声源的声源级、共振频率密切相关；在北极冰区声学研究与实验中，对灯泡声源有不同的具体需求，根据实际需求，依据布放深度和声源级、共振频率关系的经验公式，对灯泡声源的布放深度进行计算和合理设计；
5、3)设计灯泡声源释放装置：灯泡声源释放装置包括三大部分，一是绞车，二是灯泡架和灯泡，三是落锤；所述绞车由工字形不锈钢滚筒、钢丝、脚踏板、手动拉紧装置组成；其中钢丝长度大于50m；不锈钢滚筒上安装手动拉紧装置以便于手动操作；脚踏板采用不锈钢配重脚踏板，防止绞车在冰区打滑；灯泡架含上下两块不锈钢固定板、三根不锈钢支撑柱、两块活动板、击柱套管、真空灯泡；所述不锈钢固定板设有若干个打孔结构,以便于连通和水流流动；击柱套管固定在上不锈钢固定板上，由外管和内管组成。击柱套管外管固定于上不锈钢固定板，击柱套管内管与上不锈钢固定板之间用弹簧弹性连接，下端为尖状结构；活动板用螺栓固定于两侧不锈钢支撑柱，可上下活动，中间有圆孔；两块活动板中间放置一个真空灯泡；所述落锤为不锈钢中空圆柱结构，中间内置2个螺栓，螺栓本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种应用于北极冰区的水下宽频环保声源的产生方法，其特征在于包括以下步骤：
2.如权利要求1所述一种应用于北极冰区的水下宽频环保声源的产生方法，其特征在于在步骤1)中，所述真空灯泡的真空度为30kPa。
3.如权利要求1所述一种应用于北极冰区的水下宽频环保声源的产生方法，其特征在于在步骤2)中，所述根据实际需求，依据布放深度和声源级、共振频率关系的经验公式具体如下：
4.如权利要求1所述一种应用于北极冰区的水下宽频环保声源的产生方法，其特征在于在步骤3)中，所述钢丝长度设计为200～250m。
5.如权利要求1所述一种应用于北极冰区的水下宽频环保声源的产生方法，其特征在于在步骤3)中，所述脚踏板含不锈钢配重4～10斤。
6.如权利要求1所述一种应用于北极冰区的水下宽频环保声源的产生方法，其特征在于在步骤3)中，所述不锈钢固定板设有2～4个打孔结构。
7.如权利要求1所述一种应用于北极冰区的水下宽频环保声源的产生方法，其特征在于在步骤4)中，所述释放灯泡声源的具体步骤为：确定布放深度后，脚踏绞车，旋转滚筒，转
...【技术特征摘要】
1.一种应用于北极冰区的水下宽频环保声源的产生方法，其特征在于包括以下步骤：
2.如权利要求1所述一种应用于北极冰区的水下宽频环保声源的产生方法，其特征在于在步骤1)中，所述真空灯泡的真空度为30kpa。
3.如权利要求1所述一种应用于北极冰区的水下宽频环保声源的产生方法，其特征在于在步骤2)中，所述根据实际需求，依据布放深度和声源级、共振频率关系的经验公式具体如下：
4.如权利要求1所述一种应用于北极冰区的水下宽频环保声源的产生方法，其特征在于在步骤3)中，所述钢丝长度设计为200～250m。
5.如权利要求1所述一种应用于北极冰区的水下宽频环保声源的产生方法，其特征在于在步骤3)中，所述脚踏板含不锈钢配重4～10...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈晟，文洪涛，周鸿涛，杨燕明，
申请(专利权)人：自然资源部第三海洋研究所，
类型：发明
国别省市：
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