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为了能够精确地测量海底表层沉积物的声学参数,自主研制了一种新型海底沉积物声学原位测量系统,与国内外传统的声学原位测量系统相比,该系统能够实时显示声波波形,调整测量参数,其工作方式除了站位式测量之外,还实现了拖行式连续测量,极大地提高了工作效率.根据前期海试情况,对海底仪器结构进行了重新设计,使之可以同时测量海底沉积物及海底海水的声学参数,同时建立了双向数字信道,解决了测量过程中系统信号的干扰问题.该系统的结构分为两部分:甲板控制单元和水下测量单元,整套系统通过主机控制程序进行控制,采用GPS定位系统测定仪器的大地坐标.为了检验系统的稳定性及准确性,分别进行了实验室水槽实验和海上试验.利用水声测量设备对测量系统进行实验室水槽标定分析,实验结果表明系统测量值相对误差仅为0.04%,测量结果具有较高的精度.海上试验在青岛胶州湾和东海海域进行,获得了试验区域海底沉积物声速和声衰减系数的测量数据,将测量数据与他人的研究结果进行对比分析,结果表明测量数据与前人研究结果一致,较为准确.该原位测量系统在站位式测量和拖行式测量中都能够快速准确地测量出沉积物声速和声衰减系数,可以作为海底底质声学测量的调查设备. 相似文献
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A new in-situ seabed acoustic measurement system is developed for direct in-situ measurement of sediment geoacoustic properties （compressional wave velocity and attenuation）. The new in-situ system consists of two parts： the deck control unit and the underwater measurement unit. The underwater measurement unit emits sonic waves that propagate through the seafloor sediment, receives the returning signals, and transmits them to the deck control unit for waveform display and analysis. The entire operation is controlled and monitored in real time by the deck control unit on the research vessel and can provide recording of full waveforms to determine the sound velocity and attenuation. This paper outlines the design of the system, the measurement process, and demonstrates its application in tests carded out on seabed sediment off the Qingdao coast, China. The test results show that the system performed well and rapidly provided accurate in-situ acoustic velocity and attenuation estimates of the seafloor sediment. 相似文献
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海洋沉积物含水率、密度和孔隙度等物理参数是沉积物声学特性研究中的重要指标。由于南海沉积物类型多样、成分复杂, 特别是深海沉积物样品珍贵, 需精确测定沉积物声学及物理参数并无损害地保持沉积物化学性质。文章以黏土、粉砂和砂三种典型海底沉积物为研究对象, 使用环刀法和烘干法, 在不同温度条件下(60℃、80℃、100℃和120℃)测定和分析了这三种沉积物的含水率、密度、孔隙度随烘干时间的变化趋势及特征, 并进行了回归分析和综合研究。结果表明: 1) 对同类型沉积物, 温度越高, 完全失去孔隙水的时间越短, 且失水过程具有阶段性;2) 同一温度下, 三种典型沉积物完全失去孔隙水的时间为t砂<t粉砂<t黏土, 且不同时间段, 失去孔隙水的速率差异较大, 这主要与沉积物的颗粒大小、颗粒间的间隙大小以及烘干后期沉积物中所含的水分均已大部分流失有关;3) 建议声学沉积物样品的烘干温度以80℃左右为宜, 并给出三种沉积物完全烘干的参考时长和临界时间;4) 在温度为80℃时, 将临界时间处的物理参数带入经验方程进行声速预报是可行的。 相似文献
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孔隙度对于石油勘探和海底测量等领域是一个重要的参数,但是海洋沉积物孔隙度的预测一直是个难点.对Gassmann方程进行变换,利用孔隙度和纵波声速的相关关系求解出孔隙度预测公式,并将该公式应用于南海南部海底沉积物孔隙度预测中.沉积物声速是根据南海采集的柱状样品在甲板上测量的,孔隙度是在实验室测量的.将Gassmann方程预测结果与沉积物柱状样品实验室测量结果进行对比研究.结果表明Gassmann方程能够较好的预测海底沉积物的孔隙度,对浅海地区的孔隙度预测尤为准确.利用误差范数分析法对Gassmann方程各输入参数进行敏感性分析,发现沉积物纵波声速对孔隙度预测精度影响最大. 相似文献
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在海底沉积物声速预报中,针对传统经验公式存在预测精度差、适用范围窄、缺乏物理意义等问题,在已有BP神经网络预测的基础上,运用遗传算法优化其初始权值和阈值的方法,构建出基于含水量、孔隙度的声速预报模型。将南沙海域采集得到的海底沉积物样品分为两部分,抽取120组涵盖陆架、陆坡、海槽等地貌单元的样品作为训练数据,另外剩余6组作为测试数据。经试验对比后发现,在对本区域进行声速预报时,宜采用遗传算法优化的BP神经网络,其要优于传统的单参数、双参数回归拟合预报方法和国内外其他学者所得到的经验公式。此种预报方法具有一定的科学依据和广泛的应用前景,可在今后为建立明确、统一的声速预报模型提供参考。 相似文献
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南沙海域深水区表层沉积物声速与孔隙度相关关系 总被引：5，自引：0，他引：5
采用同轴差距测量法对南沙海域海底沉积物取样进行甲板现场声学测量,并计算了声速,结合沉积物取样分析获得的孔隙度,研究了海底表层100 cm沉积物的声速和孔隙度之间的相互关系,分析获得了孔隙度与海底沉积物声速关系的经验公式,结果表明此海域沉积物声速的临界孔隙度为67.80%。将此公式与国内外其他学者建立的经验公式进行了对比,分析发现各预测方程之间存在着差异,说明不同海域的沉积物声学特性具有差异性,经验公式具有区域性,同时分析了其他影响声速的因素。此项工作对于建立和研究南海声场环境具有重要意义。 相似文献
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珊瑚礁灰岩是孔隙结构复杂、密度变化较大的一类岩石, 但过去对珊瑚礁灰岩纵波波速与孔隙结构的关系及其影响因素研究不够深入。本文测定和分析了南沙海区某岛礁钻孔中珊瑚礁灰岩的纵波波速、孔隙度以及密度特征, 结果显示礁灰岩的纵波波速变化范围为5104~5958m·s-1, 孔隙度变化范围为1.47%~17.7%, 密度变化范围为2.07~ 2.72g·cm-3。这些特征表明, 埋藏后的压实作用和重结晶作用, 对珊瑚礁灰岩的孔隙度和密度产生影响。珊瑚礁灰岩弹性波速主要受孔隙度和孔隙结构类型的影响, 礁灰岩横、纵波速比值能有效地确定岩体的结构和稳定性, 因此礁灰岩的声学特性研究成果可为珊瑚岛礁工程建设的稳定性评估提供可靠的数据支撑。 相似文献
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为了选择合理的南海南部海底沉积物的声速反演模型,分别利用Wood方程、Buckingham模型、Biot-Stoll模型等声波传播理论模型计算了沉积物的纵波声速,结合沉积物实测声速和物理参数等,对比了模型计算声速与实测声速的变化特征。声速实测值与模型计算值的对比表明,Buckingham模型计算值与实测值的平均偏差最小。研究区实测声速比和模型计算声速比的分布表明,声速的变化特征与沉积环境具有相关性,声速模型计算值与实测值具有相似的变化特征;模型计算声速与实测声速的垂向变化规律不相同,模型计算声速随深度基本不变,而实测声速在陆架、陆坡和海槽等沉积环境中呈现出多种垂向分布特征。研究结果认为,侧重于沉积物孔隙性的Biot-Stoll理论仅适用于陆架区粗颗粒沉积物,兼具流体和弹性固体双重性质的Buckingham理论具有更广的适用范围。该研究对获取南海南部海域沉积物声速分布特征有重要意义,可为多波束测深或浅地层精细解释等提供基础资料。 相似文献
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