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国产浅地层剖面仪

结论如下:

(1)浅层剖面仪按振源分为:压电换能器振源、电磁脉冲震源、电火花震源和参量阵震源

(2)在国家 863 在规划海洋资源开发技术主题的支持下,国产超宽频海底剖面仪的工程样机试验结果良好。

(3)压电换能器振源DTA-6000声学深拖系统是中国第一套具有自主知识产权的声学深海拖拖观测系统。其最大工作深度为6000m,已成为中国海洋1号和海洋6号科学调查船上的常规检测设备。

(4)上世纪中国科学院东海研究站开发的QPY一l和GPY浅层剖面仪在我国得到了广泛的应用,当时我单位买了3台,都是电磁式的。GPY2000是GPY升级版是定制产品,可穿透1000m。

(5)近十年来,中国科学院声学所东海站承担了国家军民深海剖面仪的研发,开发了单波束式海底管道探测声纳(商用)和相控阵型浅水参量阵(通常称为三维浅剖面仪)。商用浅层剖面仪有两种,型号分别是PLS-200/300和SPAS100,市场型号是GeoScope(GS-100,GS200和GS300)。从GeoScope从浅地层图谱来看,效果还是很好的SES2000相当

浅层剖面探测技术及应用_杨国明,2021年

浅层剖面技术利用声波在不同介质中传播不同的性质, 反射和透射发生在不同的介质界面(声阻抗界面), 反射波和透射波继续在下一个界面产生, 对接收记录的反射波返回时间、振幅、频率等信息进行分析, 获得声波有效穿透地层的特征和性质(图 1), 通常使用的声波频率是几百 Hz 到几十千Hz 之间, 地层垂直分辨率越高,声波频率越高, 但穿透深度越小。

不同类型震源产生的声波性质差异较大, 压电换能器振动源利用压电效应将电能转化为机械振动, 它具有声波稳定可操控性强等特点, 声波通过相位叠加形成良好的方向性, 电磁脉冲冲震源利用电磁感应使金属片连续脉冲振动, 电火花冲击源通过高压放电气化海水产生爆炸声波, 声能高, 可穿透数百米地层, 参量阵震源是两种类似于水体发射频率的高频声波(F1, F2), 利用差频原理, 产生F1 F2, F1–F二等多频声波, 充分利用低频与高频声波综合分析达到较好的探测效果, 穿透深度与分辨率之间的矛盾在一定程度上得到了缓解。

在同一位置对电磁布默震源和线性调频震源的浅层探测剖面(图) 4a, b)进行对比, 可以发现,通过整体两种方法获得的检测结果具有良好的一致性, 但在线调频振源探测剖面(图) 4b)浅层地层结构的特征可以在中间识别。

电火花震源探测剖面(图) 5)清晰地展示了峡谷内的沉积物分布形态和泥沙运移情况, 能够清楚地识别沉积物运输形成的结构、底部不整合界面和块体运输沉积系统。

TOPAS PS18 声参量阵浅层剖面探测, 可达穿透深度 100 m, 分辨率约 30 cm。由图 7 埋藏通道位于多格滩东北部, 侵蚀特性明显, 宽3 000 m 深 12 m, 是北海湖泄流的突破点, 可以分为上下两部分, 流速和流量变化通过模拟计算, 了解北海湖的泄洪时间和湖泊容量, 沙波和沙丘在侵蚀面上发育, 下部为冰积物或侵蚀残留物, 声波很难穿透。

参量阵震源实质上是通过将多个压电换能器按照一定规律进行组合, 每个变能器发出的声波由相应的控制系统控制, 利用差频原理, 使两个频率接近的高频声波产生一系列二次频率声波, 既有高频部分, 还有低频部分, 高频声波可以获得更多的水信息 8a), 低频声波穿着更好 透 能 力 , 可 以 有 效 获 取 浅 地 层 剖 面 (图 8b)。

三维浅层剖面探测能更精细、更直观地展示探测区域的三维特征, 从 20 世纪末,外国研究人员在冰川沉积物、浅埋沉船等研究中应用了三维浅层剖面探测技术, 经过长时间的发展, 国外三维浅层剖面探测技术相对成熟, 研制出 3D Chrip、Seanap 3D、VHR 3D 许多三维浅层剖面设备(表) 2), 并应用于实际探测工作。

国产超宽频海底剖面仪_王福林2006年

国内浅层剖面仪及其应用_施国全

本研究项目提出的分频合成技术,结合超宽频深水传感器技术,在国外没有应用,甚至没有提及,这是世界上第一个新概念。 该系统采用国内外先进技术加权发射信号 Chirp(线性调频信号)信号,发射机多频联合宽带发射,发射信号频响特性补偿,与宽带传感器组宽带匹配良好,包括深水宽带传感器组和深水多频联合宽带发射机是本剖面仪的主要特点,已获得国家专利。

国产超宽频海底剖面仪的主要技术指标如下:工作频带 700Hz~30k Hz;海底地层穿透深度超过 50m;海底地层分辨率小于 7.5cm。与国外同类产品 SIS-1000 海底成像系统比较试验时,国产剖面仪性能更好。

2007年3月,浙江省宁波市金塘水道对浅层剖面仪进行了100多公里的海上连续测量。测试和评估浅层剖面仪的海底穿透深度、地层分辨率和连续工作的可靠性。

国产浅地层剖面仪在水下地质调查中的应用概况_叶思正1987年

QPY由交通部水运规划设计院和中国科学院东海研究站成功组织开发的浅层剖面仪。其技术指标已达到20世纪70年代国际同类产品的水平,获得中国科学院上海分公司颁发的新技术开发一等奖和交通部新技术三等奖,并通过了中国科学院、国家建设委员会和交通部联合进行的技术评估。1984年,中国科学院东海研究委员会进一步发展GPY这种新产品是新产品QPY对声系统和电路在11的基础上进一步完善。

1980年,为了发展珠海特区,胡先洲港规划选址时,由于该地区钻孔数据较少,需要查明该地区水下工程地质条件的时间非常迫切。恰逢台风季节普通钻探方法进行调查无法完成任务,因此采用浅剖面探测。所有外业工作只有4天,两次台风间隙时间完成,共测线48.7公里。该区域的淤泥、淤泥混砂、砂、亚 粘土和花岗岩的分布,每层的厚度等。将原计划调查的周期缩短至少213个月,节省了大量的钻探成本(图1)。

图5是浙江省探测到的实际数据。图中可以真正观察海底以下地层的细微结构,清楚地看到埋在第四纪沉积层以下的山区和山区暴露在海底。以上数据可以为确定建筑承载层的位置、打桩深度和分析工程地质条件提供有价值的数据。

DTA-6000声学深拖系统在富钴结壳探测中的应用_曹金亮

DTA-6000声学深拖系统由中国科学院声学研究所独立设计和集成。在中国海洋协会的支持下,对15国家863计划原有系统进行了适用性改造。 该系统是中国第一套具有独立知识产权的声学深海拖曳观测系统,其最大工作深度为6000m。目前,该系统已成为中国海洋1号和海洋6号科学调查船上的检测设备。

国产浅水参量阵型浅地层剖面仪简介_东海科学院声学研究所第四研究室_邹彬彬 中国主要是中国科学院声学研究所东海研究站,具有全系列参量阵型浅层剖面仪的研发能力。(可以做非线性设备,也可以做线性设备) 上世纪80年代东海研究站第四研究室~90年代,电磁剖面仪和参量阵剖面仪的研发完成,其中电磁剖面仪GPY和QPY国内外销量极佳。

20世纪90年代开始开发和上市参量阵型非线性剖面设备,早在1995年就为澳大利亚海军交付了一套单波束探雷设备,1997年开发了530型河流侦察参量阵声纳,20世纪初成功开发了河流预防隐患检测声纳(多波束参量阵声纳)。

2012年和2016年,在上海市科委的支持下,成功开发了单波束式海底管道探测声纳和相控阵型浅水参量阵。

目前,该实验室负责国家军民深海剖面仪的研发,有两种商用国产浅水参量阵型浅层剖面仪。

(1)PLS-200/300

PLS-200/300是单束参量阵系列设备,频率选择丰富。原频频率200KHz/300KHz,差频覆盖10~40KHz,同时提供测深结果和穿透数据。为国内首款走向商业应用的非线性声纳设备。

试验场景

海底浅地层剖面数据(彩色)

海底浅地层剖面数据(黑白)

海底掩埋管线及地层数据(彩色)

(2)SPAS-100

声学原频:90 ~ 120 kHz;声学差频:5 ~ 20kHz;

发射脉冲:0.05 ~ 1ms;

瞬时功率:>5KW;

原频张角:5 deg;差频张角:5 ~ 6 deg;

原频声源级:>238 dB/uPa,110KHz@ 1m;

差频声源级:>195 dB/uPa ,20KHz@ 1m;

动态范围:>110 dB;

距离分辨率:最大0.04 m;

地层穿透能力:最大40米(取决于海底底质类型和海洋环境噪音);

作业水深:150米内;

有姿态补偿,可进行Heave的矫正和补偿;

配全中文UI界面(非汉化)的国产导航测量控制软件 ;

现场采集照片

海底浅地层剖面数据(黑白)

小结

      从文中可以看出,国内有深拖的浅地层剖面仪DTA-6000和浅水固定安装的参量阵浅地层剖面仪GeoScope,目前都已经实际应用于科研和生产,效果与国外同类产品性能相当,有兴趣的,可以关注一下。

       至此,国产海洋物探设备最后一块拼图终于拼上了。

标签: 扩束型光电混合连接器

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