CN219891163U - 一种用于沉积物样品声学特性测量的声聚焦装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种用于沉积物样品声学特性测量的声聚焦装置，所述声聚焦装置包括平面换能器和声聚焦模块，所述平面换能器的发射端与声聚焦模块一端连接，所述声聚焦模块包括透声橡胶、吸声筒、耦合液和声透镜组合；测量时将所述声聚焦模块的另一端抵在沉积物样品的一端，声聚焦模块中的吸声筒吸收声波的旁瓣信号，并通过透声橡胶、耦合液和声透镜组合的共同作用，将声波主瓣信号和部分旁瓣信号的扩散角度调整为平行波或聚焦波，有效的减少或消除旁瓣与管壁信号能量的干扰，实现对沉积物样品声学特性的精确测量。
Description
技术领域
本实用新型涉及介质声学特性测量技术领域，具体地涉及一种用于沉积物样品声学特性测量的声聚焦装置。
背景技术
海底沉积物作为海洋的底边界，与底层海水交界相连,形成海洋声传播最主要的边界层,一直以来都是海洋科学、海洋沉积学、海洋物理和海洋工程等领域的重要研究对象，海洋声学探测离不开对海底沉积物声学特性的分析和研究。
海底沉积物声学性质参数，例如声波在沉积物中传播的速度和衰减，是沉积物声波传播理论的基本输入参数。自从20世纪50年代以来，为了以下目的，声波在松散沉积物中传播的速度和衰减就已被测量：(1)约束低频地球物理学数据的反演，特别是与油气勘探有关的数据；(2)为反潜战提供地声学模型；(3)测定岩土特性与声学特性之间的关系以支持声学调查技术；(4)研究声波传播理论公式的正确性；(5)预测沉积物的岩土性能；(6)为高频散射和穿透模型提供必要的输入参数。
海底沉积物声学性质测量技术主要分三种，即取样测量、反射/折射剖面遥测和原位测量。其中，反射/折射剖面遥测技术提供的是大体积地层的平均声速和衰减系数的估计，属于获取海底沉积物声学性质的间接方法，而取样测量和原位测量属于直接方法，同时取样测量由于技术简单，样品的外界因素如压力和温度可控，目前仍然是海底沉积物声学性质测量的主要方法。
在取样测量中，采集的沉积物样品通常为圆柱状，一般使用一对与声学发射采集系统连接的换能器，即发射换能器和接收换能器，置于沉积物柱状样品两端进行声学特性测量，参见图2，为现有技术中用于沉积物样品声学特性测量的测量装置工作原理示意图，将发射换能器A的发射端抵在柱状沉积物样品B的一端进行测量。但是该测量方式存在一定的缺陷，如图2所示，采用现有技术进行沉积物柱状样品声学特性测量时，发射换能器A的端面发出的声波波束呈圆锥形扩散，并且有较强的旁瓣信号，旁瓣信号从沉积物样品B管壁反射到主瓣信号路径中，导致声波的叠加，影响测量精度。
综上可见，亟需提供一种能够减少或消除旁瓣与管壁反射信号能量干扰的用于沉积物样品声学特性测量的测量装置，以提高测量精度。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供一种用于沉积物样品声学特性测量的声聚焦装置，以利于解决现有技术中声波的主瓣信号和旁瓣信号相互叠加，进而影响测量精度的问题。
第一方面，一种用于沉积物样品声学特性测量的声聚焦装置，所述声聚焦装置包括平面换能器和声聚焦模块，所述平面换能器的发射端与声聚焦模块一端连接；
测量时将所述声聚焦模块的另一端抵在沉积物样品的一端，以吸收旁瓣信号并将所述平面换能器发射信号的扩散角度调整为平行波或聚焦波。
在一种可能的实现方式中，所述声聚焦模块包括透声橡胶、吸声筒、耦合液和声透镜组合；
所述吸声筒为两端开口的筒状结构，所述吸声筒的一个开口端连接有透声橡胶、另一开口端连接有声透镜组合，使得所述吸声筒、透声橡胶和声透镜组合围成一个空腔，所述耦合液填充在所述空腔内。
在一种可能的实现方式中，所述吸声筒由吸声材料制成。
在一种可能的实现方式中，所述透声橡胶与所述平面换能器的发射端连接。
在一种可能的实现方式中，所述透声橡胶设置于吸声筒开口端内部、距开口一定距离位置处，使得所述平面换能器的发射端伸入吸声筒开口端内部，且所述平面换能器的发射端被吸声筒开口端包围。
在一种可能的实现方式中，所述声透镜组合由声音传播速度大于耦合液的固体材料制成。
在一种可能的实现方式中，所述声透镜组合面向耦合液的一侧为凹面，面向沉积物样品的一侧为平面。
在一种可能的实现方式中，所述声透镜组合面向沉积物样品的一侧与所述吸声筒的开口平齐。
相较于现有技术，在本实用新型实施例中实现了以下技术效果：
本实用新型利用声聚焦模块中的吸声筒吸收声波的旁瓣信号，并通过耦合液给平面换能器提供稳定的负载阻抗，声透镜组合调整声波波束的聚焦，透声橡胶对平面换能器发射端起密封作用，将声波主瓣信号和部分旁瓣信号的扩散角度调整为平行波或聚焦波，有效的减少或消除旁瓣与管壁信号能量的干扰，实现对沉积物样品声学特性的精确测量。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，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申请的一些实施例，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它的附图。
图1为本实用新型实施例提供的一种用于沉积物样品声学特性测量的声聚焦装置结构示意图；
图2为现有技术中用于沉积物样品声学特性测量的测量装置工作原理示意图；
其中，A-发射换能器；B-沉积物样品；1-平面换能器；2-透声橡胶；3-吸声筒；4-耦合液；5-声透镜组合。
具体实施方式
为了更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，甲和/或乙，可以表示：单独存在甲，同时存在甲和乙，单独存在乙这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
参见图1，为本实用新型实施例提供的一种用于沉积物样品声学特性测量的声聚焦装置结构示意图。如图1所示，所述声聚焦装置包括平面换能器1和声聚焦模块，所述平面换能器1的发射端与声聚焦模块一端连接，测量时将所述声聚焦模块的另一端抵在沉积物样品B的一端，吸收旁瓣信号并将所述平面换能器1发射信号的扩散角度调整为平行波或聚焦波。
所述声聚焦模块包括透声橡胶2、吸声筒3、耦合液4和声透镜组合5。
所述吸声筒3为两端开口的筒状结构，所述吸声筒3的一个开口端连接有透声橡胶2、另一开口端连接有声透镜组合5，使得所述吸声筒3、透声橡胶2和声透镜组合5围成一个空腔，所述空腔内填充有耦合液4。
进一步的，所述吸声筒3由吸声材料制成，以吸收声波的旁瓣信号。
进一步的，所述透声橡胶2与所述平面换能器1的发射端连接。
优选的，所述透声橡胶2设置于吸声筒3开口端内部、距开口一定距离位置处，使得所述平面换能器1的发射端伸入吸声筒3开口端内部，且所述平面换能器1的发射端被吸声筒3开口端包围。
进一步的，所述声透镜组合5由声音传播速度大于耦合液4的固体材料制成。所述声透镜组合5面向耦合液4的一侧为凹面，起到会聚声波的作用，面向沉积物样品B的一侧为平面，以方便与沉积物样品一端良好耦合。
需要特别说明的是，所述声透镜组合5凹面的曲率半径、厚度等参数，根据平面换能器1的发射频率进行调整。
优选的，所述声透镜组合5面向沉积物样品B的一侧与所述吸声筒3的开口平齐。
本实用新型实施例公开的一种用于沉积物样品声学特性测量的声聚焦装置在使用过程中，将吸声筒3的一端抵在柱状沉积物样品B一端的表面，使得声透镜组合5与沉积物样品B良好耦合；打开平面换能器1，平面换能器1发射出声波，声波的主瓣信号穿过透声橡胶2，进入耦合液4，耦合液4在透声橡胶2和声透镜组合5之间起耦合作用，给所述平面换能器1提供稳定的负载阻抗，此时声波的旁瓣信号透过吸声筒3并被吸声筒3的吸声材料吸收，所述主瓣信号和部分旁瓣信号穿过耦合液到达声透镜组合5，所述声透镜组合5将所述主瓣信号和部分旁瓣信号的扩散角度调整为平行波或聚焦波，有效的减少或消除旁瓣与管壁信号能量的干扰，实现对沉积物样品声学特性的精确测量。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种用于沉积物样品声学特性测量的声聚焦装置，其特征在于，所述声聚焦装置包括平面换能器(1)和声聚焦模块，所述平面换能器(1)的发射端与声聚焦模块一端连接；
测量时将所述声聚焦模块的另一端抵在沉积物样品(B)的一端，以吸收旁瓣信号并将所述平面换能器(1)发射信号的扩散角度调整为平行波或聚焦波。
2.根据权利要求1所述的一种用于沉积物样品声学特性测量的声聚焦装置，其特征在于，所述声聚焦模块包括透声橡胶(2)、吸声筒(3)、耦合液(4)和声透镜组合(5)；
所述吸声筒(3)为两端开口的筒状结构，所述吸声筒(3)的一个开口端连接有透声橡胶(2)、另一开口端连接有声透镜组合(5)，使得所述吸声筒(3)、透声橡胶(2)和声透镜组合(5)围成一个空腔，所述耦合液(4)填充在所述空腔内。
3.根据权利要求2所述的一种用于沉积物样品声学特性测量的声聚焦装置，其特征在于，所述吸声筒(3)由吸声材料制成。
4.根据权利要求2所述的一种用于沉积物样品声学特性测量的声聚焦装置，其特征在于，所述透声橡胶(2)与所述平面换能器(1)的发射端连接。
5.根据权利要求4所述的一种用于沉积物样品声学特性测量的声聚焦装置，其特征在于，所述透声橡胶(2)设置于吸声筒(3)开口端内部、距开口一定距离位置处，使得所述平面换能器(1)的发射端伸入吸声筒(3)开口端内部，且所述平面换能器(1)的发射端被吸声筒(3)开口端包围。
6.根据权利要求2所述的一种用于沉积物样品声学特性测量的声聚焦装置，其特征在于，所述声透镜组合(5)由声音传播速度大于耦合液(4)的固体材料制成。
7.根据权利要求2所述的一种用于沉积物样品声学特性测量的声聚焦装置，其特征在于，所述声透镜组合(5)面向耦合液(4)的一侧为凹面，面向沉积物样品(B)的一侧为平面。
8.根据权利要求7所述的一种用于沉积物样品声学特性测量的声聚焦装置，其特征在于，所述声透镜组合(5)面向沉积物样品(B)的一侧与所述吸声筒(3)的开口平齐。
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