一种径向声学测量装置及其海底底质多维度测量平台的制作方法

1.本实用新型涉及海底底质声学特性测量技术领域，特别是涉及一种径向声学测量装置及其海底底质多维度测量平台。


背景技术：

2.海底表层沉积物即海底底质是海底海水与海底沉积层的分界面，对水下声场空间结构和水声传播损耗有重要的影响，现有的海底底质测量方法主要有原位测量、反射/折射剖面遥测以及取样测量三种，如申请号为202110754778.1的中国发明专利，在多功能平台上设置有原位声学参数测量单元，测量时驱动重块把安装在测量平台上的垂向声传播参数测量矛杆、横向声传播参数测量探杆同时插入到沉积物中，按照水体测量方法步骤进行声波在沉积物中传播的声速和衰减测量，此种测量方法虽然能够同时对沉积物进行横向和垂向的声学特性检测，但检测时检测装置需要插入到沉积物中，会造成沉积物的扰动，影响了测量精度；
3.申请号为202111086431.0的中国发明专利，将样品管竖直固定在样品升降台上，沿样品管的轴向在样品管外壁设置多个油馕调节架，每个油馕调节架内均设置一个油馕环能器，使用时夹紧油馕换能器使其与样品管接触，对样品的声学特性进行径向测量，此种测量方式虽然能够解决测量时样品受到扰动的问题，但由于需施加压力将油馕换能器压紧后才能与样品管的表面充分接触，且实际操作中受油馕本身的特性以及样品管粗细的影响，施加到油馕换能器上的压力大小不好把控，进而会影响到测量结果的准确性。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种径向声学测量装置及其海底底质多维度测量平台，通过在侧壁为曲面结构的样品容器外部设置耦合装置，在耦合装置内设置与曲面结构的外表面贴合的环形封闭空腔，将第一径向换能器和第二径向换能器设置在环形封闭空腔的外壁上，增大了测量时第一径向换能器和第二径向换能器与样品容器的接触面积，且在环形封闭空腔内充满水，还能够排空第一径向换能器和曲面结构、第二径向换能器与曲面结构之间的空气，避免了空气影响声速测量结果的问题，提高了径向换能器测量结果的准确性。
5.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
6.本实用新型提供一种径向声学测量装置，包括侧壁为曲面结构的样品容器，所述曲面结构的外部设有耦合装置，所述耦合装置包括一环形封闭空腔，所述环形封闭空腔的内壁与所述曲面结构的外表面紧密贴合，所述环形封闭空腔的外壁上设置有对称布置在所述曲面结构两侧的第一径向换能器和第二径向换能器；
7.优选地，所述环形封闭空腔相对于所述曲面结构滑动设置，所述环形封闭空腔的外壁上固定连接有移动装置，所述移动装置背离所述环形封闭空腔的一侧设置有连接装置，所述连接装置传动连接有驱动装置；
8.优选地，所述移动装置为第一连接板，所述连接装置为固定在所述第一连接板上
的第一螺母，所述驱动装置的输出轴端连接有与所述第一螺母螺纹配合的传动丝杠；
9.优选地，所述第一连接板的边缘处设置有两个相对的第一凸耳，所述第一凸耳的端部开设有与固定设置的第一滑轨连接的第一滑槽；
10.优选地，所述内壁与所述外表面之间设有用于消除两者之间间隙的第一密封圈；
11.本实用新型还提供一种应用所述径向声学测量装置的海底底质多维度测量平台，包括所述径向声学测量装置、l型固定架、竖直设置在所述l型固定架上的样品容器和轴向声学测量装置，所述轴向声学测量装置包括第一轴向换能器和第二轴向换能器，所述第一轴向换能器位于所述样品容器的顶部，所述第二轴向换能器位于所述样品容器的底部，所述第一轴向换能器与所述第二轴向换能器分别位于所述样品容器的顶面和底面的中心延长线两端；
12.优选地，所述l型固定架包括位于底部的第一横板和竖直设置在所述第一横板两侧的立板，所述第一横板的上部设置有定位支架，所述定位支架的上表面开设有与所述样品容器的底面轮廓形状、大小相同的定位槽，所述样品容器的底面放置在所述定位槽内，所述定位支架的下表面为平面结构，所述第二轴向换能器固定在所述平面结构上，所述第一滑轨固定设置在所述立板上，两所述立板之间设置有第二连接板，所述驱动装置固定在所述第二连接板上；
13.优选地，所述样品容器的曲面结构外部、靠近所述样品容器顶面处套设有可调节高度的夹紧装置；
14.优选地，所述夹紧装置远离所述曲面结构的一侧连接有第三连接板，所述第三连接板与所述夹紧装置滑动连接，所述第三连接板的边缘设置有第二凸耳，所述第二凸耳的端部开设有与所述第一滑轨连接的第二滑槽；
15.优选地，所述夹紧装置包括位于所述曲面结构的外部、相对设置的两个夹板，两个所述夹板可相对移动，所述第三连接板上设置有第二滑轨，所述夹板上设有与所述第二滑轨匹配的第三滑槽，所述夹板远离所述第二滑轨的一端设有螺纹孔，所述螺纹孔内设有两端伸出所述螺纹孔的螺栓，所述螺栓的另一端连接有第二螺母。
16.本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：
17.1、本实用新型通过在侧壁为曲面结构的样品容器外部设置耦合装置，在耦合装置内设置与曲面结构的外表面贴合的环形封闭空腔，将第一径向换能器和第二径向换能器设置在环形封闭空腔的外壁上，增大了测量时第一径向换能器和第二径向换能器与样品容器的接触面积，且在环形封闭空腔内充满水，还能够排空第一径向换能器和曲面结构、第二径向换能器与曲面结构之间的空气，避免了空气影响声速测量结果的问题，提高了径向换能器测量结果的准确性；
18.2、本实用新型通过在环形封闭空腔的外壁上连接与驱动装置传动连接的移动装置，使得环形封闭空间能够上下移动，进而带动第一径向换能器和第二径向换能器上下移动，实现对样品容器不同轴向位置处声学特性准确测量的目的；
19.3、本实用新型通过在样品容器的外壁套设耦合装置，第一径向换能器和第二径向换能器设置在耦合装置的外壁上，第一轴向换能器和第二轴向换能器设置在样品容器的上下表面，实现既能测量海底底质的轴向声学特性，又能测量其径向声学特性的目的，提高测量效率；
20.4、本实用新型通过将样品容器竖直设置，使得样品容器内的海底底质样品分层后每一层的成分相同，便于得到准确的径向声学特性，第一径向换能器和第二径向换能器通过耦合装置与样品容器的外表面接触，相对于直接将第一径向换能器和第二径向换能器贯入样品容器内部的测量方式，减小了对海底底质样品的扰动，进一步确保了径向声学特性结果的准确性。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为径向声学测量装置的结构示意图；
23.图2为a-a剖视结构示意图；
24.图3为多维度测量平台的结构示意图；
25.图4为b处局部放大示意图。
26.其中，1、样品容器；2、曲面结构；3、耦合装置；4、环形封闭空腔；5、第一径向换能器；6、第二径向换能器；7、第一密封圈；8、第二密封圈；9、第一连接板；10、传动丝杠；11、第一凸耳；12、第一滑槽；13、第一滑轨；14、l型固定架；15、顶面；16、底面；17、第一横板；18、立板；19、定位支架；20、定位槽；21、第一轴向换能器；22、第二轴向换能器；23、第二连接板；24、第三连接板；25、第二凸耳；26、第二滑槽；27、夹板；28、第二滑轨；29、第三滑槽；30、螺纹孔；31、螺栓；32、控制面板；33、电机。
具体实施方式
27.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.本实用新型的目的是提供一种径向声学测量装置及其海底底质多维度测量平台，通过在侧壁为曲面结构的样品容器外部设置耦合装置，在耦合装置内设置与曲面结构的外表面贴合的环形封闭空腔，将第一径向换能器和第二径向换能器设置在环形封闭空腔的外壁上，增大了测量时第一径向换能器和第二径向换能器与样品容器的接触面积，且在环形封闭空腔内充满水，还能够排空第一径向换能器和曲面结构、第二径向换能器与曲面结构之间的空气，避免了空气影响声速测量结果的问题，提高了径向换能器测量结果的准确性。
29.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
30.如图1至2所示，本实用新型提供一种径向声学测量装置，包括侧壁为曲面结构2的样品容器1，曲面结构2的外部设有耦合装置3，耦合装置3的形状可以是长方体、正方体、三棱柱等形状中的一种，本实用新型优选耦合装置3为长方体结构，耦合装置3内设有一贯穿耦合装置3上下表面的环形封闭空腔4，环形封闭空腔4的内壁与曲面结构2的外表面紧密贴
合，且环形封闭空腔4能够沿曲面结构2的外表面上下滑动，环形封闭空腔4的外壁上设置有对称布置在曲面结构2两侧的第一径向换能器5和第二径向换能器6，为确保环形封闭空腔4的内壁与曲面结构2的外表面紧密贴合，本实用新型中优选在环形封闭空腔4的内壁与曲面结构2的外表面之间设置环形的第一密封圈7，为确保第一径向换能器5和第二径向换能器6的前端与环形封闭空腔4紧密贴合，第一径向换能器5和第二径向换能器6与环形封闭空腔4之间分别设置有第二密封圈8，在环形封闭空腔4内充满水，将环形封闭空腔4内的空气排空，以确保第一径向换能器5的前端与曲面结构2之间以及第二径向换能器6的前端与曲面结构2之间没有空气，排除空气对声速测量的影响，提高第一径向换能器5和第二径向换能器6测量结果的可靠性。
31.环形封闭空腔4的外壁上固定连接有移动装置，移动装置远离环形封闭空腔4的外壁一侧固定设置有连接装置，连接装置传动连接有驱动装置，本实用新型中移动装置为第一连接板9，第一连接板9与环形封闭空腔4的外壁螺纹连接，连接装置是固定设置在第一连接板9背面的第一螺母(图中未示出)，驱动装置是电机33，电机33的输出轴连接有与第一螺母螺纹配合的传动丝杠10，调整环形封闭空腔4的外壁相对于曲面结构2的位置时，启动电机33，电机33的输出轴带动传动丝杠10转动，随着传动丝杠10的转动，与第一螺母固定连接的第一连接板9运动，进而改变环形封闭空腔4的外壁相对于曲面结构2的位置，因第一径向换能器5和第二径向换能器6固定在环形封闭空腔4的外壁上，所以改变环形封闭空腔4的外壁相对于曲面结构2的轴向位置，即是改变第一径向换能器5和第二径向换能器6的相对于曲面结构2的轴向位置，使其能够测量曲面结构2轴向不同位置处的声学参数。
32.为保证环形封闭空腔4的外壁移动时的稳定性，在第一连接板9两侧的边缘处分别设置第一凸耳11，第一凸耳11的端部开设有第一滑槽12，两个第一滑槽12分别与位于样品容器1两侧且固定设置的第一滑轨13连接。
33.如图3至4所示，本实用新型还提供了一种应用上述径向声学测量装置的多维度测量平台，该多维度测量平台包括l型固定架14和竖直设置在l型固定架14上的样品容器1，样品容器1内承装有海底底质样品，将样品容器1竖直设置，能够使得其内的海底底质样品静置后自然分层，使得同一高度处的海底底质成分相同，提高测量结果的准确性，为便于轴向声学特性测量，样品容器1的顶面15和底面16均为平面结构，l型固定架14包括第一横板17和位于第一横板17两侧的两个立板18，第一横板17上设置有定位支架19，定位支架19的上表面设置有与样品容器1的底面16轮廓形状、大小相同的定位槽20，样品容器1的底面16放置在定位槽20内，定位支架19可以直接固定在两立板18上，也可以在定位支架19的下表面固定一工形连接板，工形连接板的另一端固定在第一横板17上，本实用新型对定位支架19与l型固定架14的具体固定形式不做限制，只要能将定位支架19固定到l型固定架14上即可，轴向声学测量装置包括第一轴向换能器21和第二轴向换能器22，第一轴向换能器21固定在样品容器1的顶面15，第二轴向换能器22固定在定位支架19的下表面，第一轴向换能器21与第二轴向换能器22分别位于样品容器1的轴向中心延长线两端，为排除空气对轴向声学特性的测量产生影响，工作时，常将第一轴向换能器21直接放置在海底底质样品的上表面，使其直接与海底地质样品接触，且因第二轴向换能器22的前端紧贴定位支架19的下表面，定位支架19上表面的定位槽20直接与样品容器1的底面16贴合，所以在第二轴向换能器22与海底地质之间也没有空气干扰，以此提高了轴向声学测量数据的可靠性，为提高第一
轴向换能器21和第二轴向换能器22测量时的覆盖面积，第一轴向换能器21和第二轴向换能器22可采用宽频换能器，也可以更换不同频率的换能器。
34.两个第一滑轨13分别固定在两个立板18上，两个立板18的上部固定有第二连接板23，电机33固定在第二连接板23上，第二连接板23的下部还设置有两端与立板18连接的第三连接板24，第三连接板24靠近第一滑轨13处设置有第二凸耳25，第二凸耳25远离第三连接板24的端部设置有与第一滑轨13配合的第二滑槽26，对第二凸耳25施加作用力，使其沿第一滑轨13运动，即可调整第三连接板24的位置，第三连接板24上固定设置有夹紧装置，夹紧装置包括对称设置在曲面结构2外部两侧的两个夹板27，两个夹板27可相对移动，第三连接板24上设置有第二滑轨28，夹板27靠近第三连接板24的端部设有与第二滑轨28匹配的第三滑槽29，手动移动夹板27调整两个夹板27之间的间距，使夹板27的内表面紧贴曲面结构2的外表面，然后固定两夹板27的位置即可夹紧样品容器1，夹板27远离第三滑槽29的一端设有螺纹孔30，螺纹孔30内设有两端伸出螺纹孔30的螺栓31，螺栓31的另一端连接有螺母(图中未示出)，将螺母拧紧在螺栓31上，即可固定两夹板27的位置，通过设置可移动的两个夹板27，使得该夹紧装置能够夹紧不同粗细的样品容器1，通过调节第三连接板24的位置，带动与其连接的夹紧装置上下移动，使得该夹紧装置能够夹紧不同高度的样品容器1，以此增大此夹紧装置的适用范围。
35.一侧的立板18上还固定有控制面板32，控制面板32与电机33电连接，工作时，首先调整夹紧装置的位置，使其夹紧样品容器1的顶部，启动第一轴向换能器21和第二轴向换能器22，对样品容器1的轴向声学特性进行测量，然后操作控制面板32启动电机33，调整第一连接板9在曲面结构2上的位置，使第一径向换能器5和第二径向换能器6对样品容器1轴向不同位置处的声学特性进行测量，测量完成后，松开夹紧装置，取出样品容器1即可。
36.需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。