CN105372332A - 一种海底沉积物纵波声波参数原位自动测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种海底沉积物纵波声波参数原位自动测量装置，甲板收放装置是负责将声波自动测量仪装置和深海取样器装置沉如入海底，待测量结束后负责将声波自动测量仪装置和深海取样器装置收回；声波自动测量仪装置主要负责纵波信号的发射和纵波信号的采集、处理和保存；深海取样器装置部分为整个测量提供一个框架并负责把被测量的海底沉积物式样完整的取回，以此作为实验室测量的式样。本实施例提供的海底沉积物纵波声波参数原位自动测量装置将声波自动测量仪装置位于深海取样器装置内，这样就消除了声波信号从海底传到海面所需的那段电缆，不但节省了一部分资源降低了实现成本，同时消除了声波信号在电缆传输过程中所带来的干扰。

Description

一种海底沉积物纵波声波参数原位自动测量装置及方法

技术领域

本发明涉及海洋物理测量技术领域，尤其涉及一种海底沉积物纵波声波参数原位自动测量装置及方法。

背景技术

海底沉积物是海洋物理和工程研究的重要对象，其声学特性研究一直备受国内外学者的重视。海底沉积物声学特性包含两个主要的特性参数：声速和声衰减，其中声速反映出声波在海底传播的快慢程度；声衰减反映出海底底质对声波传播或地震波作用距离的影响。

目前对海底沉积物的测量主要是深海取样，然后在实验室测量，而目前的海底沉积物声学原位测量技术，根据测量对象和实现的方式不同分为两类，第一类以美国海军实验室研制的原位沉积物声学测量系统(InSituSedimentAcousticMeasurementSystem，简称：ISSAMS)和英国南安普顿国家海洋中心与GeoTek公司联合研制的海底沉积物声学物理特性仪(SedimentAcousticandPhysicalPropertiesApparatus，简称：SAPPA:)为代表的横向测量技术，通过动力装置将一个安装发射换能器的探杆和若干个安装接收换能器的探杆相互平行的插入沉积物，用来测量海底以下某一层面的海底沉积物的声学参数，第二类则是以声学长矛及其派生的多频海底声学测试系统为代表的垂直测量技术，能够测量海底以下一定深度范围内的沉积物的平均速度。

但是采用上述那种类型的测量技术时，为了能在海底实现原位测量，需要通过电缆将海底的取样装置与海面船舱内的测量分析装置连接在一起，其大大提高了实现成本，并且信号在电缆间传播时会产生干扰，其影响了测量的准确性。

发明内容

本发明提供一种海底沉积物纵波声波参数原位自动测量装置及方法，用于降低实现成本，提高测量准确性。

本发明的第一个方面是提供一种海底沉积物纵波声波参数原位自动测量装置，包括：甲板收放装置、声波自动测量仪装置和深海取样器装置；

其中，所述甲板收放装置与所述深海取样器装置通过缆绳连接；所述声波自动测量仪装置设置于所述深海取样器装置的耐压密封腔内；

所述甲板收放装置，用于对所述声波自动测量仪装置和所述深海取样器装置进行收放控制；

所述声波自动测量仪装置，用于对海底沉积物进行测量；

所述深海取样器装置，用于对海底沉积物进行取样。

结合第一个方面，在第一种可能的实现方式中，所述声波自动测量仪装置，包括：数据采集卡、计算机和电源；

其中，所述数据采集卡、所述计算机和所述电源分别电连接；

所述计算机，用于控制所述数据采集卡对海底沉积物进行测量；

所述电源，用于为所述数据采集卡和所述计算机供电。

结合第一个方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述数据采集卡，包括：前级模拟信号处理电路模块、AD模数转换模块、海底触发电路模块、压电控制电路模块、USB模块和FPGA控制模块；

所述FPGA控制模块分别与所述前级模拟信号处理电路模块、所述AD模数转换模块、所述海底触发电路模块、所述压电控制电路模块以及所述USB模块电连接；

所述FPGA控制模块，用于控制所述前级模拟信号处理电路模块保证对应通道的纵波信号可传输至所述AD模数转换模块；

所述AD模数转换模块，用于对所述纵波信号进行模数转换；

所述压电控制电路模块，用于产生所述对应通道的纵波信号；

所述海底触发电路模块，用于当确定所述深海取样器装置触底时，向所述FPGA控制模块发送激励信号。

结合第一个方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述海底触发电路模块，包括：加速度传感器和信号处理电路；

所述加速度传感器，用于判断所述深海取样器装置的运动状态；

所述信号处理电路，用于当确定所述深海取样器装置触底时，向所述FPGA控制模块发送激励信号。

结合第一个方面的第二种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述FPGA控制模块，包括：上位机控制信号处理模块、压电控制模块、时钟控制模块、AD控制模块、FIFO模块、USB数据传输模块和系统启动信号检测模块；

其中，所述上位机控制信号处理模块分别与所述压电控制模块、所述时钟控制模块、所述AD控制模块、所述FIFO模块、所述USB数据传输模块和所述系统启动信号检测模块电连接；

所述上位机控制信号处理模块，用于解析从所述计算机下发过来的命令；

所述压电控制模块，用于控制所述压电控制电路模块的激励脉冲的产生以及脉冲的宽度；

所述时钟控制模块，用于产生所述FPGA控制模块的内部电路所需要的时钟信号；

所述AD控制模块，用于控制所述AD模数转换模块；

所述FIFO模块，用于实现对所述AD模数转换模块转换过来的数据的快速缓存；

所述USB控制模块，用于完成对所述USB模块的对接。

结合第一个方面或第一个方面的上述任意一种可能的实现方式，在第四五种可能的实现方式中，所述深海取样器装置，包括：由耐压密封腔和箱式采样器；

所述耐压密封腔，用于设置所述声波自动测量仪装置；

所述箱式采样器，用于设置耐压密封压电纵波换能器。

结合第一个方面的第五种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，所述箱式采样器，包括：至少两个发射探头和至少两个接收探头；

其中，所述发射探头与对应的接收探头构成一个所述对应通道；

所述发射探头与所述压电控制模块连接；

所述接收探头与所述前级模拟信号处理电路模块连接。

结合第一个方面的第六种可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，所述甲板收放装置，包括：收放支架、绞车、控制器、第一指示灯和第二指示灯；

其中，所述收放支架固接于船只甲板上，所述收放支架的一端设置有所述绞车，所述绞车上设有缆绳，所述缆绳的一端与所述深海取样器装置连接；

所述控制器，用于控制所述绞车运转；

所述第一指示灯，用于指示所述深海取样器装置触底，通过绞车运转来控制所述深海取样器装置的上升与下降；

所述第二指示灯，用于指示测量完成。

本发明的第二个方面是提供一种海底沉积物纵波声波参数原位自动测量方法，所述方法由上述第一个方面或第一个方面的任意一种可能的实现方式所述的海底沉积物纵波声波参数原位自动测量装置执行，所述方法，包括：

计算机判断是否接收到海底触发电路模块发送的激励信号；

若所述计算机接收到所述海底触发电路模块发送的激励信号，则所述计算机选择收发通道；

所述收发通道包含一对发射探头和接收探头；

所述计算机控制声波自动测量仪装置逐一通过所述收发通道对所述海底沉积物进行测量获得测量数据；

所述计算机判断所述收发通道的切换次数是否达到阈值；

若达到所述阈值，则将所述声波自动测量仪装置将所述测量数据传入所述计算机。

结合第二个方面，在第一种可能的实现方式中，若未达到所述阈值，则返回执行所述计算机选择收发通道的步骤。

结合第二个方面或第二个方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述计算机控制声波自动测量仪装置逐一通过所述收发通道对所述海底沉积物进行测量获得测量数据，包括：

所述计算机触发压电控制电路模块并启动所述AD模数转换模块；

所述AD模数转换模块将所述收发通道上接收的纵波信号进行模数转换获得测量数据；

所述AD模数转换模块将所述测量数据存入FIFO模块。

本实施例提供的海底沉积物纵波声波参数原位自动测量装置，甲板收放装置是负责将声波自动测量仪装置和深海取样器装置沉如入海底，待测量结束后负责将声波自动测量仪装置和深海取样器装置收回；声波自动测量仪装置位于深海取样器装置的耐压密封腔内，作为整个装置的核心部分，其主要负责纵波信号的发射和纵波信号的采集、处理和保存；深海取样器装置部分为整个测量提供一个框架并负责把被测量的海底沉积物式样完整的取回，以此作为实验室测量的式样。本实施例提供的海底沉积物纵波声波参数原位自动测量装置打破了传统的测量分析装置和取样装置分居于海面上和还底的设计，将声波自动测量仪装置位于深海取样器装置内，这样就消除了声波信号从海底传到海面所需的那段电缆，不但节省了一部分资源降低了实现成本，同时消除了声波信号在电缆传输过程中所带来的干扰。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种海底沉积物纵波声波参数原位自动测量装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种声波自动测量仪装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供一种数据采集卡的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种前级模拟信号处理电路模块示意图；

图5为本发明实施例提供一种压电控制电路模块的结构示意图；

图6为本发明实施例提供一种海底触发电路模块的结构示意图；

图7为本发明实施例提供一种FPGA控制模块的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种深海取样器装置的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的一种箱式采样器的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的测量平面的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的一种甲板收放装置的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的一种海底沉积物纵波声波参数原位自动测量方法的流程示意图；

图13为本发明实施例提供的另一种海底沉积物纵波声波参数原位自动测量方法的流程示意图；

图14为本发明实施例提供的一种海底沉积物纵波声波参数原位自动测量装置的操作流程示意图。

具体实施方式

图1为本发明实施例提供的一种海底沉积物纵波声波参数原位自动测量装置的结构示意图，参照图1，该系统，包括：甲板收放装置10、声波自动测量仪装置11和深海取样器装置12；

其中，所述甲板收放装置10与所述深海取样器装置12通过缆绳连接；所述声波自动测量仪装置11设置于所述深海取样器装置12的耐压密封腔内；

所述甲板收放装置10，用于对所述声波自动测量仪装置11和所述深海取样器装置12进行收放控制；

所述声波自动测量仪装置11，用于对海底沉积物进行测量；

所述深海取样器装置12，用于对海底沉积物进行取样。

本实施例提供的海底沉积物纵波声波参数原位自动测量装置，甲板收放装置是负责将声波自动测量仪装置和深海取样器装置沉如入海底，待测量结束后负责将声波自动测量仪装置和深海取样器装置收回；声波自动测量仪装置位于深海取样器装置的耐压密封腔内，作为整个装置的核心部分，其主要负责纵波信号的发射和纵波信号的采集、处理和保存；深海取样器装置部分为整个测量提供一个框架并负责把被测量的海底沉积物式样完整的取回，以此作为实验室测量的式样。本实施例提供的海底沉积物纵波声波参数原位自动测量装置打破了传统的测量分析装置和取样装置分居于海面上和还底的设计，将声波自动测量仪装置位于深海取样器装置内，这样就消除了声波信号从海底传到海面所需的那段电缆，不但节省了一部分资源降低了实现成本，同时消除了声波信号在电缆传输过程中所带来的干扰。

可选的，图1中所示的声波自动测量仪装置11其可以具有多种实现形式，图2为本发明实施例提供的一种声波自动测量仪装置的结构示意图，参照图2，该种声波自动测量仪装置的实现形式中，该声波自动测量仪装置11，包括：数据采集卡11-1、计算机11-2和电源11-3；

其中，所述数据采集卡11-1、所述计算机11-2和所述电源11-3分别电连接；

所述计算机11-2，用于控制所述数据采集卡11-1对海底沉积物进行测量；

所述电源11-3，用于为所述数据采集卡11-1和所述计算机11-2供电。

进一步的，对于图2中的数据采集卡11-1，图3为本发明实施例提供一种数据采集卡的结构示意图，参照图3，所述数据采集卡11-1，包括：前级模拟信号处理电路模块11-1A、AD模数转换模块11-1B、海底触发电路模块11-1C、压电控制电路模块11-1D、USB模块11-1E和现场可编程门阵列(Field－ProgrammableGateArray，简称：FPGA)控制模块11-1F；

所述FPGA控制模块11-1F分别与所述前级模拟信号处理电路模块11-1A、所述AD模数转换模块11-1B、所述海底触发电路模块11-1C、所述压电控制电路模块11-1D以及所述USB模块11-1E电连接；

所述FPGA控制模块11-1F，用于控制所述前级模拟信号处理电路模块11-1A保证对应通道的纵波信号可传输至所述AD模数转换模块11-1B；

所述AD模数转换模块11-1B，用于对所述纵波信号进行模数转换；

具体的，AD模数转换模块11-1B，采用的是AD7626芯片。AD7626是一款16位、10MSPS的电荷再分配逐次逼近型(SuccessiveApproximationRegister，简称SAR)模数转换器(ADC)。SAR架构提供无与伦比的91.5dB信噪比(SignalNoiseRatio，简称：SNR)和±0.45最低有效位(LeastSignificantBit，简称：LSB)积分非线性(IntegralNon-Linearity，简称：INL)线性度。高速高精度的AD转换芯片在保证了信号的精确性的同时也保证了数据的传输数度。

所述压电控制电路模块11-1D，用于产生所述对应通道的纵波信号；

所述海底触发电路模块11-1C，用于当确定所述深海取样器装置12触底时，向所述FPGA控制模块11-1F发送激励信号。

进一步的，本实施例提供的海底沉积物纵波声波参数原位自动测量装置实现了自动化测量，自动识别取样器是否触底并对海底沉积物进行自动测量，这样不仅简化了操作过程，也降低了对操作人员水平的要求，同时也提高了测量效率。

进一步的，图4为本发明实施例提供的一种前级模拟信号处理电路模块示意图，参照图4，前级模拟信号处理电路模块通过接收来自所述FPGA控制模块的控制命令，实现对多个(图4中为8个，对于通道个数本实施例不予限定)不同接收通道的选通，以保证每次只有对应通道的纵波信号能够传输过来；由于压电控制电路模块产生的纵波信号比较弱，所以需要对其先放大适宜的倍数再进行模数转换，而该压电控制电路模块中的放大电路、衰减电路及再次放电路的三者之间的相互配合，可以使信号达到一个比较理想的状态，其衰减倍数是由FPGA控制模块控制；之后的高通滤波电路和低通滤波电路两者组成一个带通滤波器，实现对声波信号的初级滤波，以减少噪声信号对有用信号的干扰。

进一步的，图5为本发明实施例提供一种压电控制电路模块的结构示意图，参照图5，压电控制电路模块由压电发射电路、选通电路和八个发射探头组成。压电发射电路接收来自FPGA控制模块的脉冲信号然后产生一个1000V的高压脉冲信号，然后通过选通电路来确保每次只有对应的一个通道导通，进而是相应的压电纵波换能器产生纵波信号。

对于图3中的海底触发电路模块11-1C，图6为本发明实施例提供一种海底触发电路模块的结构示意图，参照图6，所述海底触发电路模块11-1C，包括：加速度传感器11-1C-1和信号处理电路11-1C-2；

所述加速度传感器11-1C-1，用于判断所述深海取样器装置的运动状态；

所述信号处理电路11-1C-2，用于当确定所述深海取样器装置触底时，向所述FPGA控制模块发送激励信号。

海底触发电路模块11-1C主要由加速度传感器11-1C-1和信号处理电路11-1C-2两部分组成，通过加速度传感器11-1C-1所产生的信号来判断深海取样器装置的运动状态，当深海取样器装置触底时，加速度传感器11-1C-1所产生的信号会在一个确定的阈值范围内，所以通过后面的信号处理电路11-1C-2来判断加速度传感器11-1C-1所产生的信号是否处于这个阈值范围内，如果是，就产生一个激励信号给FPGA控制模块，以此信号来启动整个声波自动测量仪装置。

对于图3中的FPGA控制模块11-1F，图7为本发明实施例提供一种FPGA控制模块的结构示意图，参照图7，所述FPGA控制模块11-1F，包括：上位机控制信号处理模块11-1F-1、压电控制模块11-1F-2、时钟控制模块11-1F-3、AD控制模块11-1F-4、FIFO模块11-1F-5、USB数据传输模块11-1F-6和系统启动信号检测模块11-1F-7；

其中，所述上位机控制信号处理模块11-1F-1分别与所述压电控制模块11-1F-2、所述时钟控制模块11-1F-3、所述AD控制模块11-1F-4、所述FIFO模块11-1F-5、所述USB数据传输模块11-1F-6和所述系统启动信号检测模块11-1F-7电连接；

所述上位机控制信号处理模块11-1F-1，用于解析从所述计算机下发过来的命令；

所述压电控制模块11-1F-2，用于控制所述压电控制电路模块的激励脉冲的产生以及脉冲的宽度；

所述时钟控制模块11-1F-3，用于产生所述FPGA控制模块的内部电路所需要的时钟信号；

所述AD控制模块11-1F-4，用于控制所述AD模数转换模块；

所述FIFO模块11-1F-5，用于实现对所述AD模数转换模块转换过来的数据的快速缓存；

所述USB控制模块，用于完成对所述USB模块的对接。

具体的，其中上位机控制信号处理模块11-1F-1用于解析从计算机下发过来的命令，然后作用去其他各个模块；压电控制模块11-1F-2用于控制压电控制电路激励脉冲的产生以及脉冲的宽度；时钟控制模块11-1F-3用于产生整个FPGA内部电路所需要的时钟信号；AD控制模块11-1F-4用于控制AD7626芯片的正常工作，以实现数据的转换；FIFO模块11-1F-5用于实现对AD7626芯片转换过来的数据的快速缓存；USB控制模块用于完成对USB芯片CY7C68013A的对接，使数据采集卡的数据最终能够快速的传到计算机中并保存下来；系统启动信号检测模块11-1F-7用于检测海底触发电路发送过来的启动信号，进而实现对纵波信号的自动采集。

图8为本发明实施例提供的一种深海取样器装置的结构示意图，参照图8，该深海取样器装置，包括：耐压密封腔12-1和箱式采样器12-2；

所述耐压密封腔12-1，用于设置所述声波自动测量仪装置；

所述箱式采样器12-2，用于设置耐压密封压电纵波换能器。

其中耐压密封腔12-1为纵波自动测量仪提供一个安全的密封环境，纵波自动测量仪位于耐压密封腔12-1内通过极短的耐压密封电缆与箱式采样器12-2上的十六个耐压密封压电纵波换能器相连接。箱式采样器12-2为十六个耐压密封压电纵波换能器提供了安装环境，并负责在测量结束后将测量的海底沉积物式样从海底取出，以作为实验室测量的式样。

图9为本发明实施例提供的一种箱式采样器的结构示意图，所述箱式采样器12-2，包括：至少两个发射探头和至少两个接收探头；其中，所述发射探头与对应的接收探头构成一个所述对应通道；所述发射探头与所述压电控制模块连接；所述接收探头与所述前级模拟信号处理电路模块连接。

参照图9，十六个耐压密封压电纵波换能器分为八个发射探头和八个接收探头，每两个发射探头和两个接收探头安装在同一个平面上，这样十六个探头就形成了四个独立的测量平面，它们将取样空腔均分为五个区域，每个区域的厚度为150mm，即每个测量平面的纵向间隔为150mm。

图10为本发明实施例提供的测量平面的结构示意图，参照图10该平面为长方形，其长度L为500mm，宽度W为300mm(即箱式采样器的空腔是一个长方体，其长、宽、高分别是500mm、300mm和750mm)。两个发射探头分别位于长和宽的中心位置，而两个接收探头则分别与发射探头相对应。设纵波从发射1到接收1的传播时间为T₁，纵波从发射2到接收2的传播时间为T₂，则海底沉积物的纵波波速V的计算公式为：

$L=\frac{L-W}{T_1-T_2}$

由于采用的是路程差比上时间差来计算纵波波束，这就消除了因换能器的耦合而带来的时间延时的问题，从而大大提高了对声波波速测量的精确度。设A₁与A₂分别是接收1和接收2处的声压振幅，则海底沉积物的声衰减系数α的计算公式为：

$\mathrm{\α}=20\lg \frac{A_1/A_2}{L-W}$

通过对海底沉积物的四个层面的测量，可以得出海底沉积物在垂直方向上的声速和声衰减系数的变化，从而对海底沉积物的地质结构做出更精确的分析。

本发明的测量装置实现了对海底沉积物的四个不同层面的纵波声波参数的测量，可以得出纵波波速和声衰减系数在垂直方向的变化趋势，提高了对海底沉积物的地质结构的分析精度。

图11为本发明实施例提供的一种甲板收放装置的结构示意图，参照图11，该甲板收放装置10，包括：收放支架10-1、绞车10-2、控制器10-3、第一指示灯10-4和第二指示灯10-5；

其中，所述收放支架10-1固接于船只甲板上，所述收放支架10-1的一端设置有所述绞车10-2，所述绞车10-2上设有缆绳，所述缆绳的一端与所述深海取样器装置连接；

所述控制器10-3，用于控制所述绞车10-2运转；

所述第一指示灯10-4，用于指示所述深海取样器装置触底，通过绞车10-2运转来控制所述深海取样器装置的上升与下降；

所述第二指示灯10-5，用于指示测量完成。

本发明实施例提供的海底沉积物纵波声波参数原位自动测量方法：根据数据采集卡的外部电路和要实现的功能编写FPGA内部的Verilog程序，将编好的Verilog程序下载到数据采集卡中，检查功能无误后，将其与计算机装在一起，然后将上位机软件安装到计算机上，自测无误后，将纵波自动测量仪固定在深海取样器的密封腔内，并连接好相应的换能器端子和LED显示端子，然后将密封腔密封好，接着给甲板收放装置供电，将深海取样器置于海水中，然后慢慢的下放，第一指示灯点亮后，停止下放，等待自动测量结束，当测量结束的第二指示灯点亮后，通过甲板收放装置将深海取样器装置回收到甲板上，打开深海取样器的密封腔，取出纵波自动测量仪，再将深海取样器装置的箱式采样器内的海底沉积物取出，作为实验室测量的式样，以实现实验室测量和原位测量的数据对比，最后清洁好深海取样器，分析本次采样的数据。本发明的测量装置实现了对传统的实验室测量方法和现有的海底原位测量方法的结合，即能够对同一个海底沉积物式样既进行海底原位测量，又能够对它进行实验室测量。

为了实现上述海底沉积物纵波声波参数原位自动测量方法，图12为本发明实施例提供的一种海底沉积物纵波声波参数原位自动测量方法的流程示意图，所述方法由上述实施例所述的海底沉积物纵波声波参数原位自动测量装置执行，参照图12，所述方法，包括：

步骤100、计算机判断是否接收到海底触发电路模块发送的激励信号；

步骤101、若所述计算机接收到所述海底触发电路模块发送的激励信号，则所述计算机选择收发通道；

具体的，所述收发通道包含一对发射探头和接收探头；

步骤102、所述计算机控制声波自动测量仪装置逐一通过所述收发通道对所述海底沉积物进行测量获得测量数据；

步骤103、所述计算机判断所述收发通道的切换次数是否达到阈值；

步骤104、若达到所述阈值，则将所述声波自动测量仪装置将所述测量数据传入所述计算机。

本发明实施例提供的海底沉积物纵波声波参数原位自动测量方法，通过计算机判断是否接收到海底触发电路模块发送的激励信号；若所述计算机接收到所述海底触发电路模块发送的激励信号，则所述计算机选择收发通道；所述收发通道包含一对发射探头和接收探头；所述计算机控制声波自动测量仪装置逐一通过所述收发通道对所述海底沉积物进行测量获得测量数据；所述计算机判断所述收发通道的切换次数是否达到阈值；若达到所述阈值，则将所述声波自动测量仪装置将所述测量数据传入所述计算机。消除了声波信号从海底传到海面所需的那段电缆，不但节省了一部分资源降低了实现成本，同时消除了声波信号在电缆传输过程中所带来的干扰。实现了对海底沉积物的四个不同层面的纵波声波参数的测量，可以得出纵波波速和声衰减系数在垂直方向的变化趋势，提高了对海底沉积物的地质结构的分析精度。

可选的，若未达到所述阈值，则返回执行所述计算机选择收发通道的步骤。

在图12的基础上，图13为本发明实施例提供的另一种海底沉积物纵波声波参数原位自动测量方法的流程示意图，参照图13，步骤102，包括：

步骤102-1、所述计算机触发压电控制电路模块并启动所述AD模数转换模块；

步骤102-2、所述AD模数转换模块将所述收发通道上接收的纵波信号进行模数转换获得测量数据；

步骤102-3、所述AD模数转换模块将所述测量数据存入FIFO模块。

图14为本发明实施例提供的一种海底沉积物纵波声波参数原位自动测量装置的操作流程示意图，参照图14，该操作流程包括：

步骤200、检查声波自动测量仪装置是否出错；

若出错则重复执行步骤200，若未出错则执行步骤201；

步骤201、将声波自动测量仪装置固定在耐压密封腔内；

步骤202、连接好相应的接线端子并将耐压密封腔进行密封；

步骤203、通过甲板收放装置控制深海取样器装置下降；

步骤204、判断深海取样器装置是否触底；

具体的，若未触底，则重复步骤204；若触底则执行步骤205；

步骤205、停止下放；

步骤206、判断测量是否完成；

具体的，若否，则重复执行步骤206；若完成，则执行步骤207；

步骤207、通过甲板收放装置取回深海取样器装置；

步骤208、取出自动测量仪装置和海底沉积物式样；

步骤209、分析本次测量的数据。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种海底沉积物纵波声波参数原位自动测量装置，其特征在于，包括：甲板收放装置、声波自动测量仪装置和深海取样器装置；

其中，所述甲板收放装置与所述深海取样器装置通过缆绳连接；所述声波自动测量仪装置设置于所述深海取样器装置的耐压密封腔内；

所述甲板收放装置，用于对所述声波自动测量仪装置和所述深海取样器装置进行收放控制；

所述声波自动测量仪装置，用于对海底沉积物进行测量；

所述深海取样器装置，用于对海底沉积物进行取样。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述声波自动测量仪装置，包括：数据采集卡、计算机和电源；

其中，所述数据采集卡、所述计算机和所述电源分别电连接；

所述计算机，用于控制所述数据采集卡对海底沉积物进行测量；

所述电源，用于为所述数据采集卡和所述计算机供电。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述数据采集卡，包括：前级模拟信号处理电路模块、AD模数转换模块、海底触发电路模块、压电控制电路模块、USB模块和FPGA控制模块；

所述FPGA控制模块分别与所述前级模拟信号处理电路模块、所述AD模数转换模块、所述海底触发电路模块、所述压电控制电路模块以及所述USB模块电连接；

所述FPGA控制模块，用于控制所述前级模拟信号处理电路模块保证对应通道的纵波信号可传输至所述AD模数转换模块；

所述AD模数转换模块，用于对所述纵波信号进行模数转换；

所述压电控制电路模块，用于产生所述对应通道的纵波信号；

所述海底触发电路模块，用于当确定所述深海取样器装置触底时，向所述FPGA控制模块发送激励信号。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述海底触发电路模块，包括：加速度传感器和信号处理电路；

所述加速度传感器，用于判断所述深海取样器装置的运动状态；

所述信号处理电路，用于当确定所述深海取样器装置触底时，向所述FPGA控制模块发送激励信号。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述FPGA控制模块，包括：上位机控制信号处理模块、压电控制模块、时钟控制模块、AD控制模块、FIFO模块、USB数据传输模块和系统启动信号检测模块；

其中，所述上位机控制信号处理模块分别与所述压电控制模块、所述时钟控制模块、所述AD控制模块、所述FIFO模块、所述USB数据传输模块和所述系统启动信号检测模块电连接；

所述上位机控制信号处理模块，用于解析从所述计算机下发过来的命令；

所述压电控制模块，用于控制所述压电控制电路模块的激励脉冲的产生以及脉冲的宽度；

所述时钟控制模块，用于产生所述FPGA控制模块的内部电路所需要的时钟信号；

所述AD控制模块，用于控制所述AD模数转换模块；

所述FIFO模块，用于实现对所述AD模数转换模块转换过来的数据的快速缓存；

所述USB控制模块，用于完成对所述USB模块的对接。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的装置，其特征在于，所述深海取样器装置，包括：由耐压密封腔和箱式采样器；

所述耐压密封腔，用于设置所述声波自动测量仪装置；

所述箱式采样器，用于设置耐压密封压电纵波换能器。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述箱式采样器，包括：至少两个发射探头和至少两个接收探头；

其中，所述发射探头与对应的接收探头构成一个所述对应通道；

所述发射探头与所述压电控制模块连接；

所述接收探头与所述前级模拟信号处理电路模块连接。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述甲板收放装置，包括：收放支架、绞车、控制器、第一指示灯和第二指示灯；

其中，所述收放支架固接于船只甲板上，所述收放支架的一端设置有所述绞车，所述绞车上设有缆绳，所述缆绳的一端与所述深海取样器装置连接；

所述控制器，用于控制所述绞车运转；

所述第一指示灯，用于指示所述深海取样器装置触底，通过绞车运转来控制所述深海取样器装置的上升与下降；

所述第二指示灯，用于指示测量完成。

9.一种海底沉积物纵波声波参数原位自动测量方法，其特征在于，所述方法由上述权利要求1-8任意一项所述的海底沉积物纵波声波参数原位自动测量装置执行，所述方法，包括：

计算机判断是否接收到海底触发电路模块发送的激励信号；

若所述计算机接收到所述海底触发电路模块发送的激励信号，则所述计算机选择收发通道；

所述收发通道包含一对发射探头和接收探头；

所述计算机控制声波自动测量仪装置逐一通过所述收发通道对所述海底沉积物进行测量获得测量数据；

所述计算机判断所述收发通道的切换次数是否达到阈值；

若达到所述阈值，则将所述声波自动测量仪装置将所述测量数据传入所述计算机。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，若未达到所述阈值，则返回执行所述计算机选择收发通道的步骤。