采样时沉积物声学特性的现场测量方法

本文描述了一个联接到沉积物采样器上的测量系统,为的是当沉积物采样器工作时能在现场得到沉积的声速剖面。该系统使用了安装在采样器的探头里的二个电声换能器,以及相应的电路,以便测量声脉冲通过沉积物样品直径的时间;给出了实验室和野外的测量结果,亦进行了把测量声速的系统推广到测量沉积物的声衰减和沉积物内体积散射的可能性的研究.     

海底沉积物岩芯横向声学测量系统的标定

水平轴向测量技术相对成熟,但较难获取海底沉积物的无扰动分层声学特性,采用横向测量技术可以解决这一问题。文章研究了海底沉积物岩芯横向测量技术,将水作为海底沉积物测量的参考标准,进行测量系统的标定。提出了等效换能器的概念,将样品以外的声传播介质整合成等效换能器的一部分,标定测量等效换能器声延时和声传播初始能量。以水为标准介质,分别采用33、80、100 kHz三种频率的声学换能器,以及75、90、110 mm三种管径的聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride,PVC),测量所得的水中的声速与标准计算水中的声速具有一致性,其中以采用80 kHz频率声学换能器和90 mm管径PVC管测量时的声速误差最小,选用此状态进行标定,得出当隔水耦合测量法换能器相对距离为142.02 mm时,标定的等效换能器声延时为45.88±0.08 μs,等效换能器声传播初始能量(以接收换能器的接收电压表示)为0.86±0.03 V。应用标定的等效换能器声延时和声传播初始能量测量海底沉积物。计算得到声速和声衰减系数符合黏土质粉砂的声学特性。     

南海海底粉质黏土沉积物声速和衰减的全浸式测量

提出了一种宽带声速和声衰减测量方法,该方法利用全浸式传感器测量技术(FITM)在实验室环境下对超细沉积物(平均粒径为5.27 μm,孔隙率为79%)的声速和声衰减进行了测量。为确定该实验室测量方法的可靠性,将该声速与声衰减关系与Kramer-Kronig关系进行了比较。同时,Hamilton经典曲线表明,该实验室测量结果符合声速与孔隙度关系,且声衰减在Hamilton曲线置信区间内。测量数据满足有效密度流体模型和颗粒剪切模型的声速和衰减预测曲线,进一步证明了实验室测量方法的准确性和有效性。     

一种声发射源的新型平面定位方法研究

声发射现象中产生的弹性波在传播时声压遵从指数衰减规律,文中提出一种利用声衰减特性对声发射源进行平面定位的能量定位新方法。从理论上导出了该方法的定位计算公式,并用AE21C型声发射仪在高分子合成纤维平板上以铅笔芯折断产生信号为模拟源进行了实验测量,证明这种新的源定位方法可行,并具有无须测量传声媒质的声衰减和声速等优点。     

非絮凝状沉积物与絮凝状沉积物中的声衰减

海底沉积物中的声衰减机制,如果假设是其中的粒子与海水在声场中作相对运动时所产生的粘滞摩擦,所得理论虽然能够解释非絮凝状沉积物(如人工沉积物和一些松散的砂质沉积物)中的声衰减规律,但不能解释絮凝状沉积物中的声衰减正比于频率的一次方这一实验结果;如果假设是沉积物的内耗,所得理论就能解释絮凝状沉积物中声衰减的测量结果.在本文中,我们同时考虑了上述两种声衰减机制的贡献,导出了沉积物中的声衰减系数,所得理论能解释所有沉积物中声衰减系数的测量结果.     

海底沉积物样品声衰减与温度关系的实验研究

不同海区海水温度不同,导致不同海区沉积物温度不同;实验室环境温度变化造成沉积物温度的变化。模拟沉积物的温度变化来研究沉积物声衰减的变化,分别从声衰减系数和本文提出的温变衰减系数描述声衰减。以原状样品和人工样品为例说明了在一定厚度的海底沉积物中,声波的传播能力受到沉积物本身分布的均匀度的影响,会出现不同的衰减趋势;通过定义温变衰减系数得到了海底沉积物对能量的传播能力随温度的升高而降低。     

声波在海底的折射

低频声能传播的主要模式是很浅地穿过海底未固结沉积物的折射路径。成功地以海底折射模式来模拟传播需要沉积物厚度、声速和在沉积物中声衰减的知识。未固结沉积物可看作为水柱在海洋的声海底上的延伸,而这种海底就是未固结沉积物的基底。本文讨论了太平洋二个站位上所观测到的不同沉积物厚度的海底损失的结果。沉积物厚的站位在小掠射角时记下的海底损失较小,这是因为附加接收到经线的海底折射而来的声能。另方面,沉积物薄的站位在大掠射角时记下的海底损失较小,这是因为附加接收到出现在未固结沉积物基底上的次海底(Subbottom)反射的声能。     

SS—1智能型声速深度仪

一、引言 海洋中的声速深度分布直接关系到声波在海中的传播,因而影响水声设备的使用。对于海军反潜作战来说,声速的深度分布是很重要的参数之一。在海洋开发中,当涉及到水下定位时,也必须考虑因声速梯度引起的声线弯曲。总之,海洋中的声速分布是反映海水介质特性的一个重要参数,人们都很重视对它的测量。早期海水声速通过测量海水温度、盐度和深度来计算。为此,人们给出了一系列海水中声速的计算公式。[1][2]到了五十年代出现了利用“声环鸣”方法现场测量声速的设备[3]。人们就广泛使用声速仪来现场直接测量声速。到目前为止,“声环鸣”方…     

声表面波器件用的一种集成化吸声膜

生物媒质声学参量的非侵入测量是超声特别是医学超声领域研究的一个热点,对超声定量诊断有临床应用意义。 本文首先综述了有关这类工作的现状,在此基础上提出了测量平行界面样品声速、声衰减的一种非侵入测量方法——界面反射法。叙述其工作原理、实际装置,样品模型等。其特点是利用简单A型超声诊断仪并配以微机进行计算处理,可以测量单层、双层样品声学参量及几何尺寸,从而确定样品声学参量的空间分布。对于声衰减测量,考虑并计算分析了两项修正项——界面反射修正和声束扩散修正。声速与声衰减测量结果还与其他方法(侵入方法)测量结果相…     

少量声速剖面时浅海声传播不确定性研究

当只有少量的浅海实测声速剖面时,不能直接利用Monte Carlo法研究声传播的不确定性。基于经验正交函数法,提出扩展向量法对少量实测声速剖面进行扩展,产生与实测声速剖面统计量基本一致的扩展声速剖面,基于MonteCarlo法,利用扩展后的声速剖面计算了声传播损失概率密度分布。结果表明,扩展向量元素服从标准正态分布,扩展后的数据捕捉到了未能测量到、但可能存在的声速剖面,该方法为浅海环境下实测声速剖面数据较少时,研究声传播不确定性提供了一种新的途径。     

Hamilton对深海海底表层声学参数的确定方法

对深海海底表层参数用数值举例来说明如何确定,以下的方法可以概括为:(1)预报沉积物表面声速和把实验室声速修正到现场条件的值;(2)对盐度的修正,以获得真实的孔隙度;(3)从实验室数据中计算弹性模数现场值的程序。　　　　　　　　压缩波(声)速　　　　下面的A和B二种方法可用来预报特定区域沉积物表面的现场声速。用举例来说明,该方法可概括为:假定没有沉积物样品的信息可资利用,沉积物声速的数值可以从文献数据中查得(如表　A—2内的数据);给出实验室的样品数据。无论用哪一种方法都能把实验室声速值修正到现场条件去,见以下讨论的主要…     

海水声速测量方法及其应用

在水声研究和海洋工程中,广泛地需要测量海水声速。纵观水声技术的发展历史,声速及其测量方法和手段一直是水声研究的基本问题。从水下声传播速度的物理特性出发,介绍了典型海洋声速剖面的特征,以声速剖面对声传播的影响为关注对象,示例说明了其对声纳最佳探测深度及声纳探测距离的影响,以及声速测量在大洋测温中的应用。在声速剖面测量方法方面,介绍总结了国内外的声速测量设备的原理、技术发展趋势以及主要产品。最后给出了海洋声速剖面测量的发展展望。     

固体声速测定用分频器的研制

一、 PEO法测量声速 的特点 固体声速的测量是探索材料微观结构的一种重要方法,因为声速及其变化直接反映了物质内部的物理过程。但是,声速测量之成为研究中的有用手段,还有赖于它的高精度。近代各种物理研究课题要求测量的相对精度高达1～10ppm[1][2],声时测量精度在1ns以下[3     

超声仿人体组织材料声学参量测量研究

为了准确可靠地测量超声仿人体组织材料的声学参数,测量和评价仿组织体模中的填充材料,本文搭建了基本声学参数测量装置,编制了数据采集处理软件,实现了对材料声速、声衰减和超声背向散射系数的自动测量。针对不同成份的样品模块,利用本文所述系统对样品声学参数进行了测量。结果表明,声速和声衰减测量结果与理论值基本一致,背向散射系数随着超声频率的提高有所增大。     

由爆炸声源及传播损失反演海底声学参数

以2001年东中国海（ECS）一次浅海声学试验（ASIAEX）获得的爆炸声源的声信号和声传播损失,进行海底声学参数反演。对宽带爆炸声源（WBS）进行研究,由爆炸声源的声信号提取出海底反射波与直达波,从而得到海底垂直反射系数,结合Hamilton的经验公式反演出海底等效声速和密度。反演所得结果与海底取样结果相近。由传播损失反演海底声衰减,选取适当的代价函数,调整声衰减,使得代价函数最小,从而反演出海底声衰减。运用反演得到的海底参数计算的传播损失值与试验结果符合较好。     

有限长均匀截面声波导管的等效T型网络

1引言 声波导主要是指约束声波并把它导向特定的路径进行传播,如引导空气声传播的管道,表面声波材料的表面隆起等等,类似通讯领域里的波导引导电磁波.在声学测量技术领域里常常要用到声波导管[1,2],均匀截面声波导管的主要优点之一在于当声波频率低于管的截止频率时能够获得良好的没有几何衰减的平面声波,所以在声学测量技术中获得了广泛应用.但在一般文献中仅仅讨论了无限长声波导管中的声场及声传播问题,而对有限长声波导管中的声场分析也通常是在假定管中声衰减量较大或驻波比较小时近似当作无限长声波导管来处理[3].且在对声波导管的输入阻抗进行分析时过程一般比较复杂.本文依据电传输线理论与声电类比原理导出了有限长圆柱形声波导管的电传输线类比等效网络及阻抗转移公式,因而可以通过等效网络分析法来研究声波导管中或管端声阻抗以及与其他电声器件连接时声阻抗的匹配问题,从而使得分析方法更为简便,具有理论和实际意义.     

测量生物体活体脏器超声声速的探测器械

一 、引、言 生物体活体脏器及其它软组织的声参数较之高体器官的声参数将更能为超声诊断和治疗提供可靠的依据。为此,开展生物体活体脏器及其软组织的超声测量,取得在正常生命代谢状态下的声参数,是十分有意义的工作。 由于对声速测量的方法和装置都是通常使用的,大家都已熟知,本文不再详述。本文仅就用于实现对实验动物活体脏器进行超声声速测量的专用探测器械作一介绍,并附有初步的测试数据。 二、探索器械的结构及应用 测量采用声脉冲反射法或透射法。如图1所示,测出声脉冲在某一脏器中传播所需声时值T和量出被测脏器的厚度值d,代入公…     

超声流量计时间测量准确度评估

对两台DN1000口径的18声路超声流量计的时间测量误差大小、检测方法和误差来源进行了深入分析。通过对比实测超声传播时间和理论传播时间的方式得到流量计时间测量误差。研究表明流量计的时间测量相对误差为声速测量相对误差的相反数,流量计声速测量误差可以作为其时间测量误差的直观检验方法。通过声速测量重复性实验和探头位置互换实验对流量计时间测量误差的来源进行了深入分析,实验结果表明计时系统测量误差和探头声楔内延时是时间测量误差的主要贡献因素。     

声发射检测中利用能量进行定位的新方法

声发射检测过程中,对缺陷的定位是重要的一个步骤,传统的声发射检测利用时差定位方法,而时差定位里重要的参数是声速。通过推导,得到一种利用声衰减特性和能量参数对声发射源进行定位的新方法,并用声发射仪对普通钢件以铅笔芯折断作为模拟源进行测试,证明这种无需声速测量的新方法可行,且准确性可以得到保证。该方法的提出为声发射定位技术拓展了新方向,对提高声发射检测质量有一定的帮助。     

海底的地声模型

"地声模型"是作为实际海底的模型而定义的,其重点在于测量、外推和预估那些与水声学及地球物理学声传播方面有关的特性的数值。这样的模型对于地质学和地球物理学的其它方面也是重要的。实际的海底不可能由任何单一的地声模型来确定,所以,重要的是在海中(包括海底)进行的声学和地球物理学试验结果应与这个区域的特殊模型符合。而这些模型能使实验和理论一致。但是,也可以利用地质学或地球物理学的判断,在较宽广的区域内,外推一个一般化的模型。充分地收集不同区域的模型,就能予估世界海洋中相似区域的海底模型。地声模型应该详细描述实际的海底。因而,它能用于宽频带内压缩波和切变波的反射和折射,分层图的地质研究、沉积学和地质史,以及地球物理领域的各种研究,如声的反射和折射、重力的计算等等。建立海底的地声模型,需要综合来源于海洋学、地质学和地球物理学的多种数据。所以,模型集中和运用了海上和实验室中大量科学试验工作所取得的数据。一般来说,一个模型要详细描述复盖在地壳表面的各种沉积层和岩层的实际的厚度和性质。大的分层能够完全满足某些地质学和地球物理学的研究工作的要求。但对声学必须提供足够的细节,以及研究不同声频上的声投射区域。完整的地声模型所需要的信息,应该对每一层都包括以下六项。在某些情况下,现有的技术水平仅允许作出粗略的估计,或者可能得不到有关信息。1.由颠倒采水器(Nansen瓶)和下投声速计取得的复盖水层的特性参数。2.沉积物信息(由岩心,钻孔或地质学外推取得):沉积物类型,颗粒大小分布,密度,多孔性,压缩波和切变波的衰减和声速,以及其它弹性参数;这些参数随深度变化的梯度。例如,由声浮标测量得到的各层声速和速度梯度。3.由连续反射剖面仪在不同频率上确定的沉积层厚度(以时间表示).4.在不同频率观察的沉积物内部反射体的位置、厚度及特性。5.岩层的特性。在海底及接近海底的岩层对水声学是特别重要的.6.海底地形,粗糙度、起伏、斜坡等的细节,例如用水下照相机和深海拖曳装置观察。近期的研究工作已经对含水沉积物的任一种弹性或粘弹性模型提供了特定的参数(例如,速度色散可以忽略或不存在,在大部份感兴趣的频段内,衰减随频率的变化接近一次方规律)。本文评述了这些能够用于海洋沉积物的参数及弹性和粘弹性模型,并介绍了一种特殊的粘弹性模型,及与其有关的方程式。