探测深海富钴结壳厚度的参量阵声呐系统关键技术研究

发布时间：2021-03-26 09:02

　　针对常规设备纵向分辨率较低（约为几十厘米）、无法准确探测富钴结壳厚度（约1～25 cm）的问题,提出了一种探测富钴结壳厚度的参量阵声呐系统。系统采用多脉冲叠加技术抑制噪声,提高信噪比;采用双频时延估计技术,提高了结壳厚度的探测精度。首先利用原频回波确定水-结壳界面回波到达时刻,然后通过检测差频回波包络的峰值,确定结壳-基岩界面的回波到达时刻,由结壳上下界面的回波到达时刻差值计算厚度。该系统对厚度为15 cm的富钴结壳进行了测量,与岩心取样的结果相比,测量结果较为准确。该系统对后续相关探测设备的研制具有一定的参考意义。 

【文章来源】：声学技术. 2020,39(03)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

原频和差频的回波信号Fig.2Primaryfrequencyanddifferencefrequencyechosignals

虾玫牟钇?(a)原频接收回波(b)差频接收回波图2原频和差频的回波信号Fig.2Primaryfrequencyanddifferencefrequencyechosignals波确定结壳下表面的回波到达时刻，通过计算两个回波到达的时延差，从而估计出结壳层厚度。采用双通道延时估计方法测量结壳厚度的软件流程图如图3所示。在接收差频回波的同时，系统接收原频波的反射回波，根据原频波的包络信号可以确定结壳上表面回波的到达时刻，结壳-基岩层界面回波的到达时刻可以通过对差频回波信号进行处理，采用峰值检测的方法进行确定。图3结壳厚度测量流程图Fig.3Flowchartofcrustthicknessmeasurement

鞣剑?涸鸫唇ㄍㄐ哦丝冢?⒄焯?请求；当客户端(主控机)提出连接请求时，服务器端响应连接，建立起安全可靠的连接。3系统性能测试及应用系统完整的工作流程为：载体下潜过程中打开噪声采集模块，采集海洋环境噪声。到达海底探测区域后，主控计算机发出控制指令，启动声波发射采集模块工作；声波发射模块中的功放板生成设计好的脉冲波形，将信号放大并发送给发射换能器；发射换能器产生周期性的探测脉冲。声波采集模块同步开始工作，接收和处理来自接收换能器的信号，并把波形和计算结果实时显示在主控计算机上。图4给出了系统探测过程中某一站点显控软件的部分结果图。图4(a)、4(b)给出了高频通道和低频通道接收回波多脉冲叠加后的原始波形，图4(c)、4(d)是对应的包络信号，图4(e)、4(f)给出了结壳厚度和离底高度的估计值。经分析可知，0～0.0005s(图4(b))的信号是外界的干扰信号，从图4(b)中可以看出，虽然引入了回波多脉冲叠加技术抑制噪声，相对原频回波信号，(a)高频信号(b)低频信号(c)高频包络(d)低频包络(e)结壳厚度(f)离底高度图4探测系统显控软件结果图Fig.4Processingresultsofdisplay-controlsoftwareofdetectionsystem

【参考文献】：
期刊论文
[1]宽带参量阵技术在近海探测中的研究[J]. 邹彬彬,陈晶晶,王润田.  声学学报. 2016(06)
[2]DTA-6000声学深拖系统在富钴结壳探测中的应用[J]. 曹金亮,刘晓东,张方生,李琦,张东升,王弘毅.  海洋地质与第四纪地质. 2016(04)
[3]参量阵浅剖仪及其信号预处理方法研究[J]. 祝鸿浩,王锦柏.  现代电子技术. 2015(09)
[4]参量阵及其在水声工程中的应用进展[J]. 李颂文.  声学技术. 2011(01)
[5]双频超声破解污泥实验方法[J]. 张宁宁,吴胜举.  声学技术. 2010(02)
[6]海底富钴结壳物理特性的试验研究[J]. 周知进,卜英勇.  地球物理学进展. 2008(05)
[7]脉冲串激光测距技术研究[J]. 钟声远,李松山.  激光与红外. 2006(S1)



本文编号：3101338