淺地層剖面儀簡介

國內(nèi)外現(xiàn)狀簡述

國外現(xiàn)狀

國外淺地層剖面儀設(shè)備從極淺水覆蓋到全海深，系列完整，功能完備。對于線性聲納體制的淺地層剖面儀設(shè)備，但面臨如下的實際問題：

1. 設(shè)備聲源張角大，空間分辨差

一般尺寸該類型設(shè)備張角大于20度，海底腳印始終較大，伴隨而來的空間分辨較差會導(dǎo)致地形或地層目標模糊甚至錯漏。同時大水平腳印帶來的混響增強，會影響各地層回波質(zhì)量，干擾分層信息提取，從而增加淺剖數(shù)據(jù)后處理的難度。

2. 旁瓣多

受限于線性聲學(xué)理論，盡管有空間加權(quán)，濾波技術(shù)等，但線性淺剖設(shè)備的旁瓣始終是無法避免的。旁瓣結(jié)構(gòu)多雜會影響底層信號判斷，導(dǎo)致偽分層，偽目標出現(xiàn)。

3. 尖銳張角要求下，尺寸龐大

當(dāng)需要較深的穿透，就必然需要較低的發(fā)射頻率。低的發(fā)射頻率限定下，若想獲得尖銳張角，則必然會導(dǎo)致設(shè)備尺寸龐大，如Kongsberg線性SBP的優(yōu)異表現(xiàn)是在大濕端尺寸和EM122加持下獲取的。線性淺剖龐大的設(shè)備尺寸和重量在目前適裝性的要求下不是最優(yōu)選擇，這個矛盾在線性淺剖設(shè)備范疇內(nèi)是不可調(diào)和的。

針對上述情況，這20年來國內(nèi)外開始廣泛裝備基于非線性聲學(xué)原理的參量陣型淺地層剖面儀（典型的進口設(shè)備如Innomar公司的SES系列，Kongsberg公司的Topas系列，Teledyne公司的Atlas Parasound系列）。區(qū)別于線性聲學(xué)范疇，當(dāng)發(fā)射聲波的振幅（振速）較強，聲馬赫數(shù)較大，同時結(jié)合介質(zhì)的非線性強弱，會導(dǎo)致聲波發(fā)生畸變。實際聲場中會出現(xiàn)信號頻率豐富，遠不止?jié)穸税l(fā)射頻率的情況出現(xiàn)。從聲學(xué)理論上說，線性聲學(xué)是非線性聲學(xué)的弱聲場表現(xiàn)。參量陣型淺地層剖面儀使用的低頻信號是在海水介質(zhì)中形成的，并非實際發(fā)射產(chǎn)生。示意如下：

該類型設(shè)備具備張角尖銳，幾乎無旁瓣，寬帶寬，小尺寸，可掃描覆蓋，功能拓展性強等優(yōu)點，非常適用于海底掩埋物探測、海底底質(zhì)高分辨識別和勘測等，同時也便于海底管線巡查、海底工程建設(shè)、沉船找尋等軍民融合多用途。

國內(nèi)現(xiàn)狀

國內(nèi)參量陣淺剖的基礎(chǔ)研制單位主要是中科院聲學(xué)所東海研究站，中船重工715研究所等。商業(yè)產(chǎn)品研發(fā)單位主要有廣州南方海洋科技有限公司，北京星天科技有限公司，上海遨菲克科技有限公司等。國產(chǎn)淺水參量陣型設(shè)備于近5年開始面向市場，逐步在民品市場擁有一定份額。

目前，廣州南方海洋科技有限公司推出了一體式和分體式兩種類型設(shè)備。一體式型號有SE-2和SE-3——小巧便攜，便于無人船搭載集成。

SE-2一體式淺地層剖面儀

南方SU12無人船搭載SE-2

南方SU17無人船搭載SE-2

SE-2淺剖控制軟件

SE-2實測地層剖面數(shù)據(jù)

分體式有SEP-1、相控型MPAS-100——適合中大型船舶搭載。

SEP-1 分體式淺地層剖面儀

SEP-1實測地層剖面數(shù)據(jù)

MPAS-100  相控陣式淺地層剖面儀

MPAS-100實測地層剖面數(shù)據(jù)

針對專業(yè)用戶使用習(xí)慣和需求，廣州南方海洋科技有限公司開發(fā)了“地質(zhì)大師（Geo-Master）”淺剖采集后處理軟件。該軟件具備淺剖數(shù)據(jù)、RTK位置數(shù)據(jù)、姿態(tài)數(shù)據(jù)等的接入和后處理功能，為航運交通、碼頭港口建設(shè)、海洋資源開發(fā)、國防軍事等領(lǐng)域提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

“地質(zhì)大師（Geo-Master）”淺剖采集后處理軟件

“地質(zhì)大師（Geo-Master）”軟件導(dǎo)航采集界面

地質(zhì)大師（Geo-Master）”軟件后處理界面

國內(nèi)現(xiàn)狀總結(jié)