一种海底沉积物高低频声学特性测量装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种海底沉积物声学特性测量装置，其包括：底座板、PVC管以及装于所述PVC管内的海底沉积物的海底沉积物样品，PVC管的一端固定安装有接收换能器，其另一端通过声波导与发射换能器固定连接；第一移动管，其位于PVC管安装有发射换能器的一侧；第二移动管，其位于PVC管安装有接收换能器的一侧；在发射换能器伸入至第一移动管中且接收换能器伸入至第二移动管中时，第一移动管、PVC管以及第二移动管之间形成密闭空间，对密闭空间进行抽真空后，使该形成密闭空间高声阻抗区域；声波导的半径自与PVC管连接的一端起到与发射换能器连接的一端逐渐增大。本发明结构简单，操作性强，可以很好解决海底沉积物在某特定频带的声学特性检测问题。
【专利说明】
一种海底沉积物高低频声学特性测量装置
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种海底沉积物声学特性测量装置，尤其在音频和超声频率范围内测量海底沉积物的声学特性。
【背景技术】
[0002]目前，海底沉积物声学特性实验室测量所采用声源主要是用高频的超声波，因而测量所得的结果只能反映出沉积物在一个高频带下声学特性，即速度损失和声衰减。然而实际需要测量出海底沉积物在低频(音频范围)下的声学数据，然后根据数据推算出海底沉积物在高低频带之间的特性关系，如今的声学测量装置是无法实现的。而本发明可以测量出沉积物在高低频(音频和超声频率)范围内的声学特性。
[0003]高频超声波方向性强，能量易于集中，不会绕过被沉积物，所以采用高频声波测量海底沉积物的声学特性可以在大气的环境中完成;而低频声波可以通过空气传播，可以绕过被测沉积物到达声波接收传感器，使得测量无法进行。
【发明内容】
[0004]为解决低频声波的散射问题，测量出海底沉积物在低频的声学特性，本发明提供了一种海底沉积物高低频声学特性测量装置。
[0005]为实现上述目的，本发明采取的技术方案是:
[0006]—种海底沉积物高低频声学特性测量装置，其包括:
[0007]底座板，所述底座板上固定安装有导轨；
[0008]海底沉积物样品，所述海底沉积物样品包括PVC管以及装于所述PVC管内的海底沉积物，所述PVC管固定安装于底座板上，所述PVC管的一端固定安装有接收换能器，其另一端通过声波导与发射换能器固定连接；
[0009]第一移动管，其位于PVC管安装有发射换能器的一侧且可沿导轨滑动，与发射换能器相对应，所述第一移动管的一端设有供发射换能器伸入的第一入口，所述第一移动管的另一端固定连接有第一管盖，在所述第一管盖上安装有第一气密接头，所述第一气密接头中安装有与发射换能器电性连接的第一导线；
[0010]第二移动管，其位于PVC管安装有接收换能器的一侧且可沿导轨滑动，与接收换能器相对应，所述第二移动管的一端设有供接收换能器伸入的第二入口，所述第二移动管的另一端固定连接有第二管盖，在所述第二管盖上安装有第二气密接头，所述第二气密接头中安装有与接收换能器电性连接的第二导线；
[0011]在所述发射换能器伸入至第一移动管中且接收换能器伸入至第二移动管中时，所述第一移动管、PVC管以及第二移动管之间形成密闭空间，以在对所述密闭空间进行抽真空后，使该形成密闭空间高声阻抗区域，为测量海底沉积物样品声学特性提供一致的声学边界条件；
[0012]所述声波导两端的半径分别与PVC管和发射换能器相对应，且声波导的半径自与PVC管连接的一端起到与发射换能器连接的一端逐渐增大。
[0013]所述PVC管通过固定组件固定于底座板上，所述固定组件包括固定管、中支撑件和第一固定座，其中，所述PVC管伸入固定管中，第一固定座的下端固定于底座板上，其上端通过中支撑件与固定管固定连接。
[0014]所述固定组件进一步包括内支撑管、内支撑板、V形块支撑板以及第一V形块，所述内支撑管固定安装于固定管的内壁上，所述内支撑板放置于固定管中的下部，且内支撑板通过V形块支撑板与第一 V形块固定连接，所述PVC管伸入到固定管中且放置于第一 V形块上。
[0015]所述海底沉积物高低频声学特性测量装置进一步包括导杆，所述导杆伸入第一V形块中且两端分别向接收换能器和发射换能器方向延伸，所述导杆上固定安装有多个导向板，每个导向板的上部均固定连接于接收换能器、声波导或发射换能器进行支撑的第二 V形块。
[0016]所述第一移动管和第二移动管均通过至少一移动组件滑动连接于导轨上。
[0017]所述移动组件包括加紧半环、第二固定座、导轮支撑件、导轮，其中，所述加紧半环和第二固定座通过螺栓固定连接，用于夹紧第一移动管或第二移动管，且加紧半环位于相对应的第二固定座的上侧，与所述导轨相匹配的导轮通过导轮轴安装于导轮支撑件下侧的开口内，所述导轮支撑件的上端通过螺柱与第二固定座固定连接。
[0018]所述导轮轴可转动连接于导轮支撑件下侧开口的两侧，所述导轮固定连接于导轮轴上，所述导轨为三角导轨，所述导轮的中部开设有与所述三角导轨相匹配的环形凹槽。
[0019]在所述第二管盖上还安装有两个扩孔尼龙管，该两个扩孔尼龙管分别用于安装真空度测量表以及真空栗管接头。
[0020]所述第一气密接头和第二气密接头均为八芯气密接头。
[0021]所述声波导为锥形结构，且该锥形结构的两端分别一体成型连接有一圆柱形过渡段。
[0022]本发明既可以测量海底沉积物20kHz以下的低频声学特性，也可以测量海底沉积物20kHz以上的高频声学特性。本发明在测量海底沉积物高低频声学特性时能提供一致的声学边界条件。左右移动管(即第一移动管和第二移动管)可以移动，与海底沉积物样品相连，真空栗通过扩孔尼龙管将管内抽成真空，然后导线经过左右八芯气密接头与发射换能器，接收换能器相连。由发射换能器发出声波信号，经过锥形声波导传播到装在固定PVC管里的沉积物，然后传播到接收换能器，经过电缆传出。声波在传播的过程中会有能量损失，记录下两个换能器的声信号，测量其幅值，通过计算，得出海底沉积物的声衰减和声速两个方面的数据，可以改变发射换能器的频率和锥形声波导的口径，从而测某特定频带下海洋沉积物的频率特性。装置结构简单，操作性强，可以很好解决海底沉积物在某特定频带的声学特性检测问题。
[0023]本发明与现有技术相比，其有益效果在于:。
[0024]1、本发明设置有左右两个移动管，将左右移动管固定在海底沉积物样品两端，抽走里面的空气，使移动管和海底沉积物样品边界里形成真空，即除去声波的传递介质，使声波只能沿着被测沉积物传播，不会向被测沉积物周围传播，真空环境为测量提供了可靠的条件。即可测量出声波信号在沉积物中的传播速度损失和声衰减。
[0025]而且，低频声波与高频声波的边界条件一样，故而可以避免外界环境因素变动的影响。采用高低频声波都在真空的环境中测量，可以保证测量条件不变，从而提高测量的准确性。
[0026]2、锥形结构的声波导可以去除声源近场的影响，声源的近场处的声压分布复杂，出现一系列极大值与极小值，声场比较乱，声波衰减的比较快。因此近场区声强变化很大，容易引起误判。而远场的声强变化趋于平稳。测量装置中所装的锥形声波导可以除去声源近场的不利影响。
[0027]3、锥形结构的声波导的两端口径可以与发射换能器和沉积物的外形直径相配合，很好地完成声波从声源发射及向沉积物的传播。当声源发出的声波频率较低时，声波波长较长，因而声源的口径相应增大。本发明的锥形声波导的口径一端可以与发射换能器的口径相匹配，以接收不同频率的声波。另一端的口径可以与沉积物相匹配，因而可以有效的传递声波。
【附图说明】
[0028]图1是本发明的结构示意图；
[0029]图2是本发明的左视图；
[0030]图3是本发明的右视图；
[0031]图4是图1中A_A#lj面不意图；
[0032]图5是本发明的俯视图；
[0033]图6是本发明工作时的机构示意图；
[0034]图7是本发明中锥形声波导工作示意图；
[0035]图8是固定管的结构示意图；
[0036]图9是图8的B-B剖面示意图；
[0037]图10是图9的C区放大图；
[0038]图11是第二移动管的结构示意；
[0039]图12是图11的D-D剖面示意图；
[0040]图13是图12的E区放大图；
[0041]图14是固定组件的结构示意图；
[0042]图15是图14的F向示意图；
[0043]图16是图14的G-G剖面示意图；
[0044]图17是图15的H-H剖面示意图；
[0045]图18是图16的J区放大图；
[0046]图19是图17的K区放大图。
[0047]图中，1、第一管盖;2、第一气密接头;3、螺栓;4、第一移动管;5、加紧半环;6、发射换能器;7、声波导;8、PVC管;9、固定管;91、环形密封圈槽;10、接收换能器;11、第二移动管；111、环形密封圈槽；13、扩孔尼龙管；14、第二气密接头；15、第二管盖；16、第二固定座；17、导轮支撑件；18、导轮；19、第二 V形块;20、第一 V形块;21、中支撑件;22、第一固定座;23、导杆;24、导向板;25、导轮轴;26、螺柱;27、导轨;28、底座板;29、沉积物;30、内支撑板;31、V形块支撑板;32、内支撑管。
【具体实施方式】
[0048]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明的内容做进一步详细说明。
[0049]实施例
[0050]请参照图1所示，一种海底沉积物高低频声学特性测量装置，其包括:底座板28、PVC管8、第一移动管4、第二移动管11。其中，底座板28上固定安装有导轨27 ;PVC管8固定安装于底座板28上，用于填充沉积物29，PVC管8和沉积物29共同组成海底沉积物样品IVC管8的左端固定安装有接收换能器10，其右端通过声波导7与发射换能器6固定连接;第一移动管4位于PVC管8安装有发射换能器6的右侧且可沿导轨27滑动，用于与发射换能器6相对应，第一移动管4的左端设有供发射换能器6伸入的第一入口，第一移动管4的右端固定连接有第一管盖I，在第一管盖I上安装有第一气密接头2，第一气密接头2中安装有与发射换能器6电性连接的第一导线;第二移动管11位于PVC管8安装有接收换能器10的左侧且可沿导轨27滑动，用于与接收换能器10相对应，第二移动管11的右端设有供接收换能器10伸入的第二入口，第二移动管11的左端固定连接有第二管盖15，在第二管盖15上安装有第二气密接头14，第二气密接头14中安装有与接收换能器10电性连接的第二导线，第二导线由第二气密接头14接出。第一气密接头2和第二气密接头14均采用BH8F_8芯气密接头。
[0051]请参照图2所示，在第二管盖15上还安装有两个扩孔尼龙管13，该两个扩孔尼龙管13分别用于安装真空度测量表以及真空栗管接头。通过真空栗管接头将第一移动管4和第二移动管11中的气体抽出，并通过观察真空度测量表来判断管内的真空情况。
[0052]请参照图4所示，PVC管8通过固定组件固定于底座板28上，固定组件包括固定管9、中支撑件21和第一固定座22，其中，PVC管8伸入固定管9中，第一固定座22的下端固定于底座板28上，其上端通过中支撑件21与固定管9固定连接。
[0053]请参照图14-19所示，固定组件还包括内支撑管32、内支撑板30、V形块支撑板31以及第一V形块20，其中，内支撑管32固定于固定管9的内壁上，内支撑板30放置于内支撑管32中的下部，且内支撑板30通过V形块支撑板31与第一 V形块20固定连接，PVC管8伸入到内支撑管32中且放置于第一 V形块20上。
[0054]请参照图1和图4所示，该测量装置还包括导杆23，导杆23为镀铬圆柱结构，导杆23伸入第一 V形块20中且两端分别向接收换能器10和发射换能器6方向延伸，导杆23上固定安装有多个导向板24，每个导向板24的上部均固定连接一用于对接收换能器10、PVC管8、声波导7或发射换能器6进行支撑的第二 V形块19。
[0055]请参照图1、3和5所示，第一移动管4和第二移动管11均通过至少一移动组件滑动连接于导轨27上。其中，移动组件包括加紧半环5、第二固定座16、导轮支撑件17、导轮18，其中，加紧半环5和第二固定座16通过螺栓3固定连接，用于夹紧第一移动管4或第二移动管11，且加紧半环5位于相对应的第二固定座16的上侧，可在导轨27上滚动的导轮18通过导轮轴25安装于导轮支撑件17下侧的开口内，导轮支撑件17的上端通过螺柱26与第二固定座16固定连接。导轮轴25可转动连接于导轮支撑件17下侧开口的两侧，导轮18固定连接于导轮轴25上，导轨27为三角导轨，导轮18的中部开设有与三角导轨相匹配的环形凹槽。导轮18在导轮支撑件17上滚动，三角导轨存在自动定心的作用，导轮18与导轮支撑件17存在间隙，两者之间的间隙对导轨27的不平行度补偿。
[0056]请参照图8-10所示，固定管9的两端分别设置有环形密封圈槽91，以放置密封圈，以保证固定管9与第一移动管4以及第二移动管11配合的紧密性。请参照图11-13所示，第二移动管11的左端(即远离第一移动管4的一端)设置有环形密封圈槽111，以保证第二移动管11与第二管盖15配合的紧密性。同理，第一移动管4的结构与第二移动管11相似，在第一移动管4的右端(远离第二移动管11的一端)也设置有环形密封圈槽，以保证第一移动管4与第一管盖I配合的紧密性。
[0057]请参照图6所示，在发射换能器6伸入至第一移动管4中且接收换能器10伸入至第二移动管11中时，第一移动管4、PVC管8以及第二移动管11之间形成密闭空间，通过抽真空装置对密闭空间进行抽真空后，使该形成密闭空间高声阻抗区域，为测量海底沉积物样品声学特性提供一致的声学边界条件。
[0058]请参照图7所示，声波导7两端的半径分别与PVC管8和发射换能器6相对应，且声波导7的半径自与PVC管8连接的一端起到与发射换能器6连接的一端逐渐增大，例如锥形结构的声波导7。声波导7的大径很好地接收波长较长的低频声波。低频声波经过声波导7传递到沉积物29，经接收换能器10在终端接收低频声波。
[0059]虽然本发明是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或应用，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。
【主权项】
1.一种海底沉积物高低频声学特性测量装置，其特征在于，其包括: 底座板(28)，所述底座板(28)上固定安装有导轨(27); 海底沉积物样品，所述海底沉积物样品包括PVC管(8)以及装于所述PVC管(8)内的海底沉积物(29)，所述PVC管(8)固定安装于底座板(28)上，所述PVC管(8)的一端固定安装有接收换能器(10)，其另一端通过声波导(7)与发射换能器(6)固定连接； 第一移动管(4)，其位于PVC管(8)安装有发射换能器(6)的一侧且可沿导轨(27)滑动，与发射换能器(6)相对应，所述第一移动管(4)的一端设有供发射换能器(6)伸入的第一入口，所述第一移动管(4)的另一端固定连接有第一管盖(I)，在所述第一管盖(I)上安装有第一气密接头(2)，所述第一气密接头(2)中安装有与发射换能器(6)电性连接的第一导线； 第二移动管(11)，其位于PVC管(8)安装有接收换能器(10)的一侧且可沿导轨(27)滑动，与接收换能器(10)相对应，所述第二移动管(11)的一端设有供接收换能器(10)伸入的第二入口，所述第二移动管(11)的另一端固定连接有第二管盖(15)，在所述第二管盖(15)上安装有第二气密接头(14)，所述第二气密接头(14)中安装有与接收换能器(10)电性连接的第二导线； 在所述发射换能器(6)伸入至第一移动管(4)中且接收换能器(10)伸入至第二移动管(11)中时，所述第一移动管(4)、PVC管(8)以及第二移动管(11)之间形成密闭空间，以在对所述密闭空间进行抽真空后，使该形成密闭空间高声阻抗区域，为测量海底沉积物样品声学特性提供一致的声学边界条件； 所述声波导(7)两端的半径分别与PVC管(8)和发射换能器(6)相对应，且声波导(7)的半径自与PVC管(8)连接的一端起到与发射换能器(6)连接的一端逐渐增大。2.根据权利要求1所述的海底沉积物高低频声学特性测量装置，其特征在于，所述PVC管(8)通过固定组件固定于底座板(28)上，所述固定组件包括固定管(9)、中支撑件(21)和第一固定座(22)，其中，所述PVC管(8)伸入固定管(9)中，第一固定座(22)的下端固定于底座板(28)上，其上端通过中支撑件(21)与固定管(9)固定连接。3.根据权利要求2所述的海底沉积物高低频声学特性测量装置，其特征在于，所述固定组件进一步包括内支撑管(32 )、内支撑板(30 )、V形块支撑板(31)以及第一V形块(20 )，所述内支撑管(32)固定安装于固定管(9)的内壁上，所述内支撑板(30)放置于固定管(9)中的下部，且内支撑板(30)通过V形块支撑板(31)与第一 V形块(20)固定连接，所述PVC管(8)伸入到固定管(9)中且放置于第一 V形块(20)上。4.根据权利要求3所述的海底沉积物高低频声学特性测量装置，其特征在于，所述海底沉积物高低频声学特性测量装置进一步包括导杆(23)，所述导杆(23)伸入第一 V形块(20)中且两端分别向接收换能器(10)和发射换能器(6)方向延伸，所述导杆(23)上固定安装有多个导向板(24)，每个导向板(24)的上部均固定连接于接收换能器(10)、声波导(7)或发射换能器(6)进行支撑的第二 V形块(19)。5.根据权利要求1所述的海底沉积物高低频声学特性测量装置，其特征在于，所述第一移动管(4)和第二移动管(11)均通过至少一移动组件滑动连接于导轨(27)上。6.根据权利要求5所述的海底沉积物高低频声学特性测量装置，其特征在于，所述移动组件包括加紧半环(5)、第二固定座(16)、导轮支撑件(17)、导轮(18)，其中，所述加紧半环(5)和第二固定座(16)通过螺栓(3)固定连接，用于夹紧第一移动管(4)或第二移动管(11)，且加紧半环(5)位于相对应的第二固定座(16)的上侧，与所述导轨(27)相匹配的导轮(18)通过导轮轴(25)安装于导轮支撑件(17)下侧的开口内，所述导轮支撑件(17)的上端通过螺柱(26)与第二固定座(16)固定连接。7.根据权利要求6所述的海底沉积物高低频声学特性测量装置，其特征在于，所述导轮轴(25)可转动连接于导轮支撑件(17)下侧开口的两侧，所述导轮(18)固定连接于导轮轴(25)上，所述导轨(27)为三角导轨，所述导轮(18)的中部开设有与所述三角导轨相匹配的环形凹槽。8.根据权利要求1-7任一项所述的海底沉积物高低频声学特性测量装置，其特征在于，在所述第二管盖(15)上还安装有两个扩孔尼龙管(13)，该两个扩孔尼龙管(13)分别用于安装真空度测量表以及真空栗管接头。9.根据权利要求1-7任一项所述的海底沉积物高低频声学特性测量装置，其特征在于，所述第一气密接头(2)和第二气密接头(14)均为八芯气密接头。10.根据权利要求1-7任一项所述的海底沉积物高低频声学特性测量装置，其特征在于，所述声波导(7)为锥形结构，且该锥形结构的两端分别一体成型连接有一圆柱形过渡段。
【文档编号】G01N29/04GK105911141SQ201610378344
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年5月31日
【发明人】龙建军, 龙达鑫, 方林, 吴金萍
【申请人】广东工业大学