【摘要】：海底沉積物的研究在經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防等領(lǐng)域具有重要的意義。目前海底沉積物的探測(cè)主要是以超聲波進(jìn)行聲學(xué)測(cè)量,通過(guò)沉積物中的聲速和聲衰減等聲學(xué)參數(shù)來(lái)研究沉積物的物理性質(zhì)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征。海底沉積物的聲特性實(shí)驗(yàn)研究以原位測(cè)量和實(shí)驗(yàn)室測(cè)量?jī)煞N方式為主。 概述了海底沉積物、海底沉積物聲特性的表示方法以及沉積物中聲衰減的基本原理。介紹了沉積物聲特性測(cè)量的主要測(cè)量方法——差動(dòng)式測(cè)量法。介紹了典型的原位測(cè)量法和實(shí)驗(yàn)室測(cè)量法,對(duì)幾種典型的實(shí)驗(yàn)室測(cè)量法的測(cè)量原理和各自的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比分析。針對(duì)海底沉積物聲特性實(shí)驗(yàn)室測(cè)量中整段樣品的測(cè)量結(jié)果不能反映沉積物聲場(chǎng)特性,提出通過(guò)在沉積物樣品中進(jìn)行滿足聲場(chǎng)差分分析條件下的測(cè)量方法來(lái)研究海底沉積物的小尺度聲場(chǎng)。研究?jī)?nèi)容包括小尺度沉積物樣品的聲衰減特性和聲速。 為了滿足海底沉積物小尺度聲場(chǎng)測(cè)量研究的測(cè)量密度和測(cè)量過(guò)程對(duì)樣品擾動(dòng)小的要求,擬定了光纖柵和超聲探針兩種測(cè)量方案。對(duì)兩種測(cè)量方案進(jìn)行初步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,在對(duì)比驗(yàn)證結(jié)果后確定以操作可行的超聲探針作為沉積物小尺度聲場(chǎng)研究的測(cè)量手段。結(jié)合超聲探針檢測(cè)沉積物小尺度聲場(chǎng)的測(cè)量原理,設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和利用中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所2010年12月科考在中國(guó)南海海區(qū)采集回的沉積物樣品制作重塑樣。以水為介質(zhì)驗(yàn)證了超聲探針接收波形的初始相位。 利用40KHz平面換能器和超聲探針進(jìn)行海底沉積物小尺度聲場(chǎng)測(cè)量實(shí)驗(yàn),研究?jī)?nèi)容包括聲衰減特性和聲速情況。對(duì)測(cè)量點(diǎn)波幅進(jìn)行回歸分析,用指數(shù)函數(shù)模型較好的描述了小尺度沉積物樣品中的聲衰減特性。研究了超聲探針插入沉積物深度對(duì)沉積物聲場(chǎng)測(cè)量的影響,對(duì)比超聲探針在沉積物樣品中3個(gè)不同深度處的測(cè)量結(jié)果后發(fā)現(xiàn)聲速符合平面波在管中粘滯運(yùn)動(dòng)時(shí)存在聲速梯度的特點(diǎn),而聲衰減特性無(wú)明顯變化。 結(jié)合實(shí)驗(yàn)操作中發(fā)現(xiàn)的不足和對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題,對(duì)海底沉積物小尺度聲場(chǎng)超聲探針測(cè)量研究提出改進(jìn)意見(jiàn)。
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：P736.21
【圖文】：

圖2一1聲學(xué)長(zhǎng)矛F(xiàn)ig.2一1Theaeoustielanee夏威夷大學(xué)于1998年研制完成的。系統(tǒng)主要包括是一個(gè)特殊設(shè)計(jì)的柱狀取樣裝置。電子部分主要，分別裝在2個(gè)壓力罐中。發(fā)射換能器和壓力罐

錢正明「44j的沉積物聲衰減實(shí)驗(yàn)因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)室測(cè)量中樣品保持直立狀態(tài)，且收發(fā)換能器同軸線，所以稱這種測(cè)量方法為直立同軸聲衰減測(cè)量法。直立同軸聲衰減測(cè)量法的測(cè)量示意圖如圖2一2所示:示示波器器濾濾波器器 }}}}}夢(mèng)名荃荃 哪哪哪廠試樣丫丫叼 叼 叼信號(hào)產(chǎn)產(chǎn) 生生生生生生生生生生生生 生 生器器 ppp/一甲\、’川 川 川川川川川 圖2一2直立同軸聲衰減測(cè)量法原理圖[44jFigZ一 2ThesehematiediagramofveA咖[44〕在直立同軸聲衰減測(cè)量法中，樣品在進(jìn)行測(cè)量前進(jìn)行溫度和水分處理以接近海底沉積物的真實(shí)狀態(tài)。測(cè)微表用于測(cè)量樣品的長(zhǎng)度。測(cè)量過(guò)程中，發(fā)射換能器和接收換能器與沉積物樣品藕合連接，直接通過(guò)比較收發(fā)換能器的波形來(lái)確定沉積物樣品的聲衰減特性。直立同軸聲衰減測(cè)量法屬于實(shí)驗(yàn)室測(cè)量法，可以重復(fù)實(shí)驗(yàn)且操作方便。在實(shí)驗(yàn)中對(duì)樣品進(jìn)行了保真處理，使樣品接近海底沉積物的真實(shí)狀態(tài)，這樣可以減小環(huán)境因素帶來(lái)的擾動(dòng)誤差。該方法在測(cè)量過(guò)程中直接通過(guò)收發(fā)換能器之間的能量差來(lái)確定沉積物的聲衰減特性，屬于直接測(cè)量法。由式(2.12)可知，該測(cè)量方法無(wú)法消除因收發(fā)換能器自身和換能器與樣品之間藕合面所帶來(lái)的聲衰減所引起的擾動(dòng)誤差

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2731395