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CN105242316B - 海底地质调查用现场声波传播速度测定系统 - Google Patents

海底地质调查用现场声波传播速度测定系统 Download PDF

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CN105242316B CN201510379296.7A CN201510379296A CN105242316B CN 105242316 B CN105242316 B CN 105242316B CN 201510379296 A CN201510379296 A CN 201510379296A CN 105242316 B CN105242316 B CN 105242316B
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Abstract

本发明涉及，为了确认海洋堆积物的物性，配置在现场的海底面，由直接测定海底地质的声波信号和附加信息的声波信号测定装置，和通过测定的声波信号和附加信息可以计算声波传播速度的声波传播速度计算装置所构成，由此尽可能防止在实验室中测定声波传播速度时可能由温度及压力差引起错误的海底地质调查用现场声波传播速度测定系统。

Description

海底地质调查用现场声波传播速度测定系统
技术领域
本发明涉及在现场用于测定海底地质声波传播速度的声波传播速度测定系统，更具体的，本发明涉及，为了确认海洋堆积物的物性，配置在现场的海底面，由在现场直接测定对于海底地质的声波信号和附加信息的声波信号测定装置，和通过测定的声波信号和附加信息可以正确地计算声波传播速度的声波传播速度计算装置所构成的海底地质调查用现场声波传播速度测定系统。
背景技术
通常，采集海洋堆积物，再将其分析，由此确认海洋堆积物的物性，将这些内容利用为研究地质资源的基础资料，在地质资源研究方面是一个非常重要的环节。
然而，为了确认这种海洋堆积物的物性，直接到相应海域的海底进行堆积物的分析必须面对种种困难的问题。
因此，为了解决这种问题，现有的，通常多半使用采集海洋堆积物的试样搬运到实验室后，对海洋堆积物试样进行测定而分析相应区域堆积物特性的方法。
在此，采集位于海底的堆积层试样时，不仅是试样的采集，而且将采集的试样尽可能以原本的状态搬运到实验室也是非常重要的。
而且，对于采集的海洋堆积物试样的分析方法，最近由于积极进行研究及开发利用声波的测定设备，多半利用这种音响设备在声学上测定及分析海洋堆积物物性的方法。
海洋堆积物的声波传播速度可以使用于解释或分析位于海底的堆积层厚度、与成岩作用的相关性、或其它物理性质等。
尤其，在此通过弹性波资料分析可以计算概略性的速度结构，但往往与实际的测定值产生很大的误差，因此为了正确地分析海洋堆积物的特性，正确地测定声波传播速度是至关重要的因数。
如上所述，关于海洋堆积物的声波测定，在注册专利第10-1248829号揭示，从钻探海洋堆积物获得的岩芯试样采集一部分的试样，为使从采集的试样测定水平及垂直方向的声波传播速度，从各个面形成孔的采样盒及岩芯试样的所需位置采集多个试样样本，以执行各深度的采样，并将采集的试样样本置于测定装置，可以测定垂直及水平方向声波的技术。
然而，声波传播速度受温度、压力的影响很大。尤其，为了在未固结的海洋堆积物测定正确的声波传播速度，需要保持现场的压力。
可是，在现有的技术中，因为不包含对未固结的海洋堆积物试样可以施加压力的构成因素，所以具有测定声波传播速度时产生误差的问题。
另外，在注册专利第10-0642304号揭示，根据负荷压力，通过未固结试样的物性测定装置改变试样周围的压力，对未固结试样可以进行物性测定的技术。
然而，如上所述的现有技术中，因为从海洋堆积物采集试样后，再搬运到实验室后测定声波传播速度，例如，因为压力及温度等与现场的条件不同的状态下测定声波传播速度，所以具有与实际现场，即海底地质中的速度产生差异的问题。
发明内容
发明需要解决的技术课题
本发明是为了解决如上所述的问题而提出的，其目的是提供，测定声波传播速度时，为了防止由温度及压力差可能产生的误差，配置在海底面，对海洋堆积物在实际现场保持压力及温度的状态下，可以正确地测定声波传播速度的海底地质调查用现场声波传播速度测定系统。
而且，本发明的目的是提供，在声波传播速度测定装置上具备倾斜测定传感器，以测定测定装置与海底面所形成的倾斜，测定声波传播速度时反映倾斜度，由此可以正确地测定声波传播速度的海底地质调查用现场声波传播速度测定系统。
但本发明的目的并不受限于所述的目的，而且尚未提及的其它目的从下述的记载对本领域的技术人员将会变得很明确。
解决课题的技术方案
为了完成所述目的，根据本发明实施例的海底地质调查用现场声波传播速度测定系统是，由测定通过海底地质传播的声波信号的声波信号测定装置，和从所述声波信号测定装置传送的信息计算海底地质声波传播速度的声波传播速度计算装置所构成，所述声波信号测定装置，其特征在于，包含：重量部，具有一定的重量；钢管，其一端连接于所述重量部的下侧中心，且在内部形成有中空；堆积物切刀，一端安装在所述钢管的另一端，在内部形成中空，且为使所述钢管插入配置在海底地质，另一端的端面则以刀刃形态形成；声波发送部，配置在所述重量部的上侧产生声波信号，以便通过所述钢管插入的海底地质传播；声波接收部，配置在所述钢管的一侧面，接收通过所述海底地质传播的声波信号；斜率测定部，测定插入在海底地质的所述钢管与海底面的斜率，并产生斜率信息；温度测定部，配置在所述钢管的一侧面，测定所述钢管插入的海底地质温度，并产生温度信息；以及信息发送部，将所述声波信号、斜率信息及温度信息传送给所述声波传播速度计算装置。
而且，根据本发明的声波传播速度测定系统，其特征在于，所述声波传播速度计算装置包含：信息接收部，接收所述信息发送部传送的声波信号、斜率信息及温度信息；声波传播速度计算部，从接受的声波信号计算所述海底地质的声波传播速度；以及声波传播速度校正部，根据所述斜率信息及温度信息，对计算的声波传播速度进行校正。
而且，根据本发明的声波传播速度测定系统，其特征在于，所述声波接收部沿着所述钢管的长度方向相隔一定间隔配置多个。
而且，根据本发明的声波传播速度测定系统，其特征在于，声波信号测定装置配置在所述重量部的上侧，并包含实时储存所述声波信号、斜率信息及温度信息的信息储存部。
而且，根据本发明的声波传播速度测定系统，其特征在于，还包含：试样采集管，安装在所述钢管的内部，且在内部形成中空以插入海洋堆积物试样，该试样采集管是沿着长度方向在一侧面及相对的另一侧面分别形成切断线。
而且，根据本发明的声波传播速度测定系统，其特征在于，包含：位置测定部，设置在所述声波信号测定装置，并利用GPS(Global Positioning System)信号测定所述声波信号测定装置的位置信息；以及压力测定部，测定所述海底地质的压力，通过所述位置测定部和压力测定部所测定的位置信息和压力信息储存在所述信息储存部。
同时，根据本发明的声波传播速度测定系统，其特征在于，所述声波信号测定装置和声波传播速度计算装置是通过有线或无线通信提供信息。
有益效果
根据本发明的海底地质调查用现场声波传播速度测定系统，为了计算海洋堆积物、即海底地质的声波传播速度，将声波传播速度测定装置配置在海底面，在保持实际现场的压力及温度等环境情况的状态下，测定声波传播速度和附加信息后，通过声波传播速度计算装置利用声波传播速度和附加信息，计算根据测定环境的正确的声波传播速度，由此具有可以防止在地上实验室中测定声波传播速度时由温度及压力差可能引起错误的优点。
而且，根据本发明，在声波传播速度测定装置上具备倾斜测定传感器，测定测定装置和海底面形成的倾斜，在分析声波传播速度时反映测定的斜率信息，由此具有可以在现场对海底地质正确地测定声波传播速度的优点。
附图说明
图1是根据本发明的实施例，由声波信号测定装置和声波传播速度计算装置所形成的海底地质调查用现场声波传播速度测定系统的示意性构成图。
图2是根据本发明的声波信号测定装置的示意性构成方块图。
图3是根据本发明的声波传播速度计算装置的示意性构成方块图。
图4及图5是根据本发明的声波信号测定装置配置在海底面的例示状态图。
图6是根据本发明的声波信号测定装置上具备试样采集管的示意性斜视图。
具体实施方式
以下，结合附图对本发明的较佳实施例进行详细的说明。在下述的本发明说明中，有关公知的功能或构成的具体说明可能对本发明的要旨产生不必要的混淆时，省略其详细的说明。
根据本发明概念的实施例可以实施多种变更，且可以具有多种形态，因此在图面例示特定的实施例，在本说明书中将进行详细的说明。但这并不是将根据本发明概念的实施例限定在特定的揭示形态，而是应该理解为包含本发明的思想及技术范围内的所有变更、均等物或替代物。
提及某个组件“连接”或“联系“于其它组件时，可以直接连接或联系于该其它组件，但应该理解在中间可能也存在其它组件。另一方面，提及某个组件“直接连接”或“直接联系”于其它组件时，应该理解为在中间不会存在其它组件。说明组件之间相对关系的表现中，即″在～之间″和″直接在～之间″或″～相邻″和″～直接相邻″等也应该同样的解释。
在说明书中使用的术语只是为了说明特定的实施例而使用的，并不是有意限制本发明。单数的表示在上下文没有特别说明的情况下，包含复数的表示。在本说明书中，“包含”或“具有”等的术语是用来指定实施的特征、数字、步骤、动作、组件、部件或这些组合的存在，应该理解这并不是在事先排除一个或一个以上的其他特征，或是数字、步骤、动作、组件、部件或这些组合的存在或附加可能性。
图1是根据本发明的实施例，由声波信号测定装置和声波传播速度计算装置所形成的海底地质调查用现场声波传播速度测定系统的示意性构成图，图2及图3分别是根据本发明的声波信号测定装置和声波传播速度计算装置的示意性构成方块图，图4及图5是声波信号测定装置配置在海底面的例示状态图。
参照图面，根据本发明的海底地质调查用现场声波传播速度测定系统10可由测定通过海底地质2传播的声波信号的声波信号测定装置100，和从该声波信号测定装置传送的信息计算海底地质2声波传播速度的声波传播速度计算装置200所构成。
如图1及图2所示，声波信号测定装置100可以包含：重量部110、钢管120、堆积物切刀130、声波发送部140、声波接收部141、斜率测定部150、温度测定部151、信息发送部160、信息储存部170、压力测定部180及位置测定部181。
重量部110是具有一定重量的锤等，例如，如图4及图5所示，其构成可使声波信号测定装置100从水面1移动到海底面3插入配置在海底地质。
安装在重量部110下侧中心的钢管120可由钢铁(steel)材质形成，并具有一定长度(例如，3.5m左右)，是在内部形成中空的管状。
而且，在钢管120内可以插入将会后述的试样采集管121，以双重管结构形成。
一端连接于重量部110的钢管120的另一端，向长度方向在其下端可以安装堆积物切刀130的一端。堆积物切刀130为使在其内部形成中空，开放其一端(上端)及另一端(下端)，尤其，堆积物切刀130的另一端端面是以刀刃形态131形成较好。
因此，其特征在于，通过堆积物切刀130可将钢管120容易地插入配置在海底地质2。
声波发送部140配置在重量部110的上侧，在钢管120插入在海底地质2的状态下，为使通过海底地质2传播声波信号，例如，可以产生宽带(broadband)声波信号。
声波接收部141配置在钢管120的一侧面，其构成可以接收从声波发送部140通过海底地质2传播的声波信号。
具体的，声波接收部141如图面所示，沿着钢管120的长度方向相隔一定间隔配置躲过，在各声波接收部141可以根据配置在海底地质2的钢管120深度接收声波信号。
而且，根据本发明的声波信号测定装置100在测定海底地质2的声波信号时，可以包含能测定状态或环境信息的构成。具体的，声波信号测定装置100从水面1达到海底面3插入海底地质2时，如图4及图5所示，可以垂直插入配置或以倾斜一定角度(θ)的状态配置。
此时，斜率测定部150可以测定插入在海底地质2的钢管120与海底面3的斜率而产生斜率信息。
温度测定部151可以测定钢管120插入的海底地质2的温度而产生温度信息。该温度测定部151可以配置在钢管120的一侧面，且根据需要可以配置多个。
而且，压力测定部180可以测定对于声波信号进行测定的海底地质的压力。通常因为随着压力变化而声波传播速度也变化，所以之后通过个别的实验可以提供将测定的压力和声波传播速度进行比较判断的效果。
位置测定部181利用个别卫星(未图示)所提供的GPS(Global PositioningSystem)信号可以测定声波信号测定装置的位置信息。
信息储存部170配置在重量部110的上侧，可以实时储存在声波接收部141接收的声波信号和环境信息，例如斜率信息、温度信息、压力信息及位置信息等，在信息发送部160向声波传播速度计算装置200可以传送声波信号、斜率信息、温度信息等。
如图3所示，声波传播速度计算装置200可以包含：信息接收部210、声波传播速度计算部220及声波传播速度校正部230。
信息接收部210与信息发送部160执行有线或无线通信而接收声波信号、斜率信息及温度信息等，在声波传播速度计算部220可以从接收的声波信号计算海底地质的声波传播速度。
而且，声波传播速度校正部230可以校正根据接收的斜率信息及温度信息计算的声波传播速度。尤其，如图5所示，当声波信号测定装置100以倾斜的状态配置在海底面3时，具有不能正确地测定声波传播速度的缺点。
因此，在声波传播速度校正部230，根据通过斜率测定部150测定的斜率信息，校正声波传播速度，由此可以正确地计算海底地质的声波传播速度。
图6是根据本发明的声波信号测定装置上具备试样采集管的示意性斜视图。
根据本发明的声波信号测定装置100在钢管120内部可以配置在内部形成有中空的试样采集管121以便获取海洋堆积物。
尤其，试样采集管121，其特征在于，如图面所示，可以在一侧面及相对的另一侧面沿着长度方向分别形成切断线122、122。通过该切断线122、122更容易进行在长度方向上的切断，对采集的海洋堆积物可以进行成分及物性的分析。
而且，对海洋堆积物进行物性分析时，参照通过声波信号测定装置100测定的附加信息，例如，温度信息、压力信息、斜率信息及位置信息等，由此对海洋堆积物可以进行更正确的物性分析。
而且，优选地，试样采集管121是以耐蚀性材质形成，以便防止被海洋堆积物所含的水分或其他成分腐蚀。
如上所述，对本发明的内容参照在图面上显示的实施例进行了说明，但这只是例示而已，在本技术领域中凡是具有通常知识的技术人员应该理解由此可以实施多种变形及均等的其它实施例。因此，本发明真正的技术保护范围是应该根据所记载的权利要求书的技术思想来定义。
<主要图形标记的说明>
10：声波传播速度测定系统
100：声波信号测定装置 110：重量部
120：钢管 121：试样采集管
130：堆积物切刀 140：声波发送部
141：声波接收部 150：斜率测定部
151：温度测定部 160：信息发送部
170：信息储存部 180：压力测定部
181：位置测定部
200：声波传播速度计算装置 210：信息接收部
220：声波传播速度计算部 230：声波传播速度校正部

Claims (10)

1.一种海底地质调查用现场声波传播速度测定系统，是由测定通过海底地质传播的声波信号的声波信号测定装置，和从所述声波信号测定装置传送的信息计算海底地质声波传播速度的声波传播速度计算装置所构成，其特征在于，
所述声波信号测定装置，包含：
重量部，具有一定的重量；
钢管，其一端连接于所述重量部的下侧中心，且在内部形成有中空；
堆积物切刀，一端安装在所述钢管的另一端，在内部形成中空，且为使所述钢管插入配置在海底地质，另一端的端面则以刀刃形态形成；
声波发送部，配置在所述重量部的上侧产生声波信号，以便通过所述钢管插入的海底地质传播；
声波接收部，配置在所述钢管的一侧面，接收通过所述海底地质传播的声波信号；
斜率测定部，测定插入在海底地质的所述钢管与海底面的斜率，并产生斜率信息；
温度测定部，配置在所述钢管的一侧面，测定所述钢管插入的海底地质温度，并产生温度信息；以及
信息发送部，将所述声波信号、斜率信息及温度信息传送给所述声波传播速度计算装置。
2.根据权利要求1所述的现场声波传播速度测定系统，其特征在于，
所述声波传播速度计算装置，包含：
信息接收部，接收所述信息发送部传送的声波信号、斜率信息及温度信息；
声波传播速度计算部，从接受的声波信号计算所述海底地质的声波传播速度；以及
声波传播速度校正部，根据所述斜率信息及温度信息，对计算的声波传播速度进行校正。
3.根据权利要求1所述的现场声波传播速度测定系统，其特征在于，
所述声波接收部沿着所述钢管的长度方向相隔一定间隔配置多个。
4.根据权利要求1所述的现场声波传播速度测定系统，其特征在于，
配置在所述重量部的上侧，并包含实时储存所述声波信号、斜率信息及温度信息的信息储存部。
5.根据权利要求1所述的现场声波传播速度测定系统，其特征在于，还包含：
试样采集管，安装在所述钢管的内部，且在内部形成中空以插入海洋堆积物试样。
6.根据权利要求5所述的现场声波传播速度测定系统，其特征在于，
所述试样采集管沿着所述试样采集管的长度方向在所述试样采集管的内外表面分别形成径向相对的切断线。
7.根据权利要求1所述的现场声波传播速度测定系统，其特征在于，
所述声波发送部产生的声波是宽带(broadband)声波。
8.根据权利要求4所述的现场声波传播速度测定系统，其特征在于，包含：
位置测定部，设置在所述声波信号测定装置，并利用GPS(Global PositioningSystem)信号测定所述声波信号测定装置的位置信息，
通过所述位置测定部所测定的位置信息储存在所述信息储存部。
9.根据权利要求1所述的现场声波传播速度测定系统，其特征在于，
从所述声波信号测定装置传送给声波传播速度计算装置的信息是通过有线或无线通信提供。
10.根据权利要求4所述的现场声波传播速度测定系统，其特征在于，所述声波信号测定装置包含：
压力测定部，测定所述海底地质的压力，
通过所述压力测定部所测定的压力信息储存在所述信息储存部。
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