探測深海富鈷結(jié)殼厚度的參量陣聲吶系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究
發(fā)布時間：2021-03-26 09:02
針對常規(guī)設(shè)備縱向分辨率較低（約為幾十厘米）、無法準確探測富鈷結(jié)殼厚度（約1～25 cm）的問題,提出了一種探測富鈷結(jié)殼厚度的參量陣聲吶系統(tǒng)。系統(tǒng)采用多脈沖疊加技術(shù)抑制噪聲,提高信噪比;采用雙頻時延估計技術(shù),提高了結(jié)殼厚度的探測精度。首先利用原頻回波確定水-結(jié)殼界面回波到達時刻,然后通過檢測差頻回波包絡(luò)的峰值,確定結(jié)殼-基巖界面的回波到達時刻,由結(jié)殼上下界面的回波到達時刻差值計算厚度。該系統(tǒng)對厚度為15 cm的富鈷結(jié)殼進行了測量,與巖心取樣的結(jié)果相比,測量結(jié)果較為準確。該系統(tǒng)對后續(xù)相關(guān)探測設(shè)備的研制具有一定的參考意義。
【文章來源】：聲學(xué)技術(shù). 2020,39(03)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：5 頁
【部分圖文】：
原頻和差頻的回波信號Fig.2Primaryfrequencyanddifferencefrequencyechosignals
蝦玫牟釔?(a)原頻接收回波(b)差頻接收回波圖2原頻和差頻的回波信號Fig.2Primaryfrequencyanddifferencefrequencyechosignals波確定結(jié)殼下表面的回波到達時刻，通過計算兩個回波到達的時延差，從而估計出結(jié)殼層厚度。采用雙通道延時估計方法測量結(jié)殼厚度的軟件流程圖如圖3所示。在接收差頻回波的同時，系統(tǒng)接收原頻波的反射回波，根據(jù)原頻波的包絡(luò)信號可以確定結(jié)殼上表面回波的到達時刻，結(jié)殼-基巖層界面回波的到達時刻可以通過對差頻回波信號進行處理，采用峰值檢測的方法進行確定。圖3結(jié)殼厚度測量流程圖Fig.3Flowchartofcrustthicknessmeasurement
鞣劍?涸鶇唇ㄍㄐ哦絲冢?⒄焯?請求；當客戶端(主控機)提出連接請求時，服務(wù)器端響應(yīng)連接，建立起安全可靠的連接。3系統(tǒng)性能測試及應(yīng)用系統(tǒng)完整的工作流程為：載體下潛過程中打開噪聲采集模塊，采集海洋環(huán)境噪聲。到達海底探測區(qū)域后，主控計算機發(fā)出控制指令，啟動聲波發(fā)射采集模塊工作；聲波發(fā)射模塊中的功放板生成設(shè)計好的脈沖波形，將信號放大并發(fā)送給發(fā)射換能器；發(fā)射換能器產(chǎn)生周期性的探測脈沖。聲波采集模塊同步開始工作，接收和處理來自接收換能器的信號，并把波形和計算結(jié)果實時顯示在主控計算機上。圖4給出了系統(tǒng)探測過程中某一站點顯控軟件的部分結(jié)果圖。圖4(a)、4(b)給出了高頻通道和低頻通道接收回波多脈沖疊加后的原始波形，圖4(c)、4(d)是對應(yīng)的包絡(luò)信號，圖4(e)、4(f)給出了結(jié)殼厚度和離底高度的估計值。經(jīng)分析可知，0～0.0005s(圖4(b))的信號是外界的干擾信號，從圖4(b)中可以看出，雖然引入了回波多脈沖疊加技術(shù)抑制噪聲，相對原頻回波信號，(a)高頻信號(b)低頻信號(c)高頻包絡(luò)(d)低頻包絡(luò)(e)結(jié)殼厚度(f)離底高度圖4探測系統(tǒng)顯控軟件結(jié)果圖Fig.4Processingresultsofdisplay-controlsoftwareofdetectionsystem
【參考文獻】：
期刊論文
[1]寬帶參量陣技術(shù)在近海探測中的研究[J]. 鄒彬彬,陳晶晶,王潤田. 聲學(xué)學(xué)報. 2016(06)
[2]DTA-6000聲學(xué)深拖系統(tǒng)在富鈷結(jié)殼探測中的應(yīng)用[J]. 曹金亮,劉曉東,張方生,李琦,張東升,王弘毅. 海洋地質(zhì)與第四紀地質(zhì). 2016(04)
[3]參量陣淺剖儀及其信號預(yù)處理方法研究[J]. 祝鴻浩,王錦柏. 現(xiàn)代電子技術(shù). 2015(09)
[4]參量陣及其在水聲工程中的應(yīng)用進展[J]. 李頌文. 聲學(xué)技術(shù). 2011(01)
[5]雙頻超聲破解污泥實驗方法[J]. 張寧寧,吳勝舉. 聲學(xué)技術(shù). 2010(02)
[6]海底富鈷結(jié)殼物理特性的試驗研究[J]. 周知進,卜英勇. 地球物理學(xué)進展. 2008(05)
[7]脈沖串激光測距技術(shù)研究[J]. 鐘聲遠,李松山. 激光與紅外. 2006(S1)
本文編號：3101338
【文章來源】：聲學(xué)技術(shù). 2020,39(03)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：5 頁
【部分圖文】：
原頻和差頻的回波信號Fig.2Primaryfrequencyanddifferencefrequencyechosignals
蝦玫牟釔?(a)原頻接收回波(b)差頻接收回波圖2原頻和差頻的回波信號Fig.2Primaryfrequencyanddifferencefrequencyechosignals波確定結(jié)殼下表面的回波到達時刻，通過計算兩個回波到達的時延差，從而估計出結(jié)殼層厚度。采用雙通道延時估計方法測量結(jié)殼厚度的軟件流程圖如圖3所示。在接收差頻回波的同時，系統(tǒng)接收原頻波的反射回波，根據(jù)原頻波的包絡(luò)信號可以確定結(jié)殼上表面回波的到達時刻，結(jié)殼-基巖層界面回波的到達時刻可以通過對差頻回波信號進行處理，采用峰值檢測的方法進行確定。圖3結(jié)殼厚度測量流程圖Fig.3Flowchartofcrustthicknessmeasurement
鞣劍?涸鶇唇ㄍㄐ哦絲冢?⒄焯?請求；當客戶端(主控機)提出連接請求時，服務(wù)器端響應(yīng)連接，建立起安全可靠的連接。3系統(tǒng)性能測試及應(yīng)用系統(tǒng)完整的工作流程為：載體下潛過程中打開噪聲采集模塊，采集海洋環(huán)境噪聲。到達海底探測區(qū)域后，主控計算機發(fā)出控制指令，啟動聲波發(fā)射采集模塊工作；聲波發(fā)射模塊中的功放板生成設(shè)計好的脈沖波形，將信號放大并發(fā)送給發(fā)射換能器；發(fā)射換能器產(chǎn)生周期性的探測脈沖。聲波采集模塊同步開始工作，接收和處理來自接收換能器的信號，并把波形和計算結(jié)果實時顯示在主控計算機上。圖4給出了系統(tǒng)探測過程中某一站點顯控軟件的部分結(jié)果圖。圖4(a)、4(b)給出了高頻通道和低頻通道接收回波多脈沖疊加后的原始波形，圖4(c)、4(d)是對應(yīng)的包絡(luò)信號，圖4(e)、4(f)給出了結(jié)殼厚度和離底高度的估計值。經(jīng)分析可知，0～0.0005s(圖4(b))的信號是外界的干擾信號，從圖4(b)中可以看出，雖然引入了回波多脈沖疊加技術(shù)抑制噪聲，相對原頻回波信號，(a)高頻信號(b)低頻信號(c)高頻包絡(luò)(d)低頻包絡(luò)(e)結(jié)殼厚度(f)離底高度圖4探測系統(tǒng)顯控軟件結(jié)果圖Fig.4Processingresultsofdisplay-controlsoftwareofdetectionsystem
【參考文獻】：
期刊論文
[1]寬帶參量陣技術(shù)在近海探測中的研究[J]. 鄒彬彬,陳晶晶,王潤田. 聲學(xué)學(xué)報. 2016(06)
[2]DTA-6000聲學(xué)深拖系統(tǒng)在富鈷結(jié)殼探測中的應(yīng)用[J]. 曹金亮,劉曉東,張方生,李琦,張東升,王弘毅. 海洋地質(zhì)與第四紀地質(zhì). 2016(04)
[3]參量陣淺剖儀及其信號預(yù)處理方法研究[J]. 祝鴻浩,王錦柏. 現(xiàn)代電子技術(shù). 2015(09)
[4]參量陣及其在水聲工程中的應(yīng)用進展[J]. 李頌文. 聲學(xué)技術(shù). 2011(01)
[5]雙頻超聲破解污泥實驗方法[J]. 張寧寧,吳勝舉. 聲學(xué)技術(shù). 2010(02)
[6]海底富鈷結(jié)殼物理特性的試驗研究[J]. 周知進,卜英勇. 地球物理學(xué)進展. 2008(05)
[7]脈沖串激光測距技術(shù)研究[J]. 鐘聲遠,李松山. 激光與紅外. 2006(S1)
本文編號：3101338
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