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1、研究简报# 大深度触底指示器换能器及其声反射系统 王清池 许肖梅 许鹭芬 黄锡明 ?厦门大学亚热带海洋研究所? 关键词 触底?声遥测?换能器?声反射系统 在海洋地质调查中?目前取样方式有无缆取样和 有缆取样两种无缆取样只能对海底表面进行取样?有 缆取样可以对海底表面下的地质进行取样?但是?这种 取样方式往往难以准确确定取样器到达海底的时刻? 特别是在大洋调查中?水深一般都在几千米以上?调查 船根据水深施放钢缆?长度必须比水深长这个长度是 根据钢缆的倾角及水深来确定?它带有人的主观经验 因素经常使钢缆不是施放过长?就是施放不到底?给 取样带来了困难针对此问题?作者研制了大深度声学 遥测触底指示器
2、?利用声遥测方法获得触底信息本文 介绍声遥测触底指示器的核心部件? ? ?换能器及 其声反射系统 ? 声遥测触底指示工作方式 大深度声学遥测触底指示的方式有? ? ?工作 方式测量距离海底工作方式和测取样器离测高计高 度等三种工作方式就监测取样器的触底信息而言? 测取样器离测高计高度的工作方式更为方便它不受 底质的反射系数!声速的变化和悬挂高度的影响就能 获得触底的信息 图?是测取样器离测高计高度工作方式的原理 将一个带有测高计的? ? ?悬挂在取样器上方的任 意高度上?在施放钢缆时?测高计每秒钟向取样器发射 一个高载频的信号?同时也触发? ? ?发射一个声脉 冲当测高计收到取样器的反射信号时
3、?又触发? ? ? 再次发射声脉冲在取样器未到达海底之前这两个声 脉冲信号的时差保持不变一旦取样器到达海底后?测 高计测到的高度就小于原来测到的高度因此?从两个 声脉冲的时差开始变小就能估计取样器触底的时刻 水上接收设备的工作由置于船边的水听器接收声脉冲 信号 ? ? ?换能器必须具有大功率!高灵敏度!能耐 几千米水深的静水压并能在垂直方向形成高指向才能 满足大深度声遥测触底指示器的要求 图? 测底高度方式原理 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?换能器及其声反射系统 2?1 自由溢流式圆柱型换能器 由于自由溢流
4、式压电圆柱型换能器的圆管形压电 元件在深水中各向均匀受压?可以承受足够大的静水 压并且值也较低因此?适于高静水压下工作大 深度声遥测触底指示器的? ? ?换能器采用?外径? ?内径? ?的? 2?圆柱制成圆柱的内外柱面 用聚氨脂密封其径向谐振频率? ? ? ?由脉冲 发生器发出脉宽? ? ?周期? ?的脉冲信号?经与门与 ?年第?期 黄锡明等?厦门大学第八届科学讨论会5科学 研究报告6? ? 收稿日期?年?月?日 ? ? ?的晶振信号相调制?最后经功放激励? ? ?换 能器产生径向振动?发生? ? ?的声脉冲信号 图? ? ? ?换能器和声反射罩 ?溢流式换能器?声反射罩 ? ? ? ? ?
5、? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 图? 测取样器高度记录 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2?2 声反射罩 水面接收设备的工作由置于船边的水听器接收触 底指示计发出的声脉冲信号为了使船边的水听器能 灵敏地接收到大深度声遥测触底指示计的? ? ?换 能器在几千米水深处发出的声脉冲信号?要求? ? ? 换能器在垂直方向具有高指向性
6、为此?利用声反射罩 将? ? ?换能器径向振动的声波反射到垂直方向?如 图?所示 声反射罩由硬铝制成 ? ? ?换能器径向振动发 出的声波由水介质传播到反射罩由于水介质的声特 性阻抗水? 水? ? ? ? ? ? ? ? 铝的声特性 阻抗铝? 铝? ? ? ? ? ? ? ? 铝的声特性阻 抗远大于水的声特性阻抗?根据声波在两种不同声特 性阻抗媒质传播的反射原理?由? ? ?换能器径向 发出的声波通过水介质入射到反射罩?经反射罩的反 射?大部分声波向垂直方向传播并在垂直方向形成高 的指向性 ? 实验结果 ? ? ?换能器加上声反射系统?在实验室水池进 行方向性测量?测量结果表明?利用声反射系统
7、使 ? ? ?换能器在垂直方向形成高指向性?其波束角为 ?左右?换能器的方向性指数增加? ? ?声遥测触底 指示计利用? ? ?换能器及其声反射系统?采用测取 样器离测高计高度的工作方式?年和?年两 次到太平洋海上实验?均获得了? ? ?以上的取样 器触底指示信息 图?是声遥测触底指示计采用测取样器高度工作 方式的记录图它在水深为? ? ?海区进行实验记 录笔的走速每秒?格测高计与? ? ?一起挂在取 样器上方? ?处?当它们投放入海中后?船上收到始 终间隔为? ?的两个声脉冲信号?一直保持到取样 器到达海底当取样器抵达海底后?测高计测得高度开 始变小?两个声脉冲间隔也随着变小图?上反射波信
8、号向直达波信号靠近?它的轨迹线呈现出一个转换点? 转换点的出现预示着取样器触及海底的时刻 参考文献 ? 何祚镛!赵玉芳?声学理论基础国防工业出版社? ? ? ?海洋科学 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2? ? ? ?
9、 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
10、 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 论坛# 海水化学资源综合利用浅议 ) )大力开发氢氧化镁系列产品 ) ) 孙汉章 王修林 王 薇 金 红 ?青岛海洋大学? 本刊在?年第?期刊登了周仲怀等撰写的/我 国海水化学资源综合利用技术研究与开发0一文?希 望对这一问题展开讨论该文指出?镁资源的开发已成 为海水化学资源综合利用技术研究与开发中最簿弱的 环节本文仅就其中
11、一个方面即氢氧化镁系列产品的 开发谈几点认识和建议 ? 充分认识开发氢氧化镁系列产品的 重要性 ? 海水和卤水中的镁资源以各种化学形式被 开发利用?氢氧化镁虽只是其中之一?由于性质的独 特!溶度积小?相对于烧碱!纯碱!石灰等碱类物质是较 弱的碱?具有一定的缓冲能力?改性处理技术又能赋予 它特殊的性能?因而在众多领域得到广泛应用氢氧化 镁又是生产氧化镁!金属镁以及其他镁盐和镁系列精 细化学品的基本原料?从?年代以来的发展趋势预 测?开发系列镁产品前景广阔 ? 氢氧化镁具有其他碱类物质无法相比的优 异性能和多种用途?这一点已在国外科技和产业界引 起广泛关注近 ? ? 来国际市场对氢氧化镁的需求量 每年以? ?的速度递增?目前仍呈继续增长的趋势 产量最大的美国?年的生产能力已经达到? ? ? 日本也大力调整镁系列产品的结构以利于发展 ?年第?期 收稿日期?年?月?日
