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海底沉积物声衰减的实验研究

吴锦虹  
【摘要】: 海底承载着海洋的全部资源,因此对海底沉积物的研究在国防和经济领域都有重大的意义。基于目前声学方法作为海底沉积物探测的主要手段,而声衰减作为声学探测海底沉积物的关键参数,逐渐成为海洋研究的重要内容。由于地球各海区温度的不同,造成沉积物温度也不相同,而且海底沉积物大部分并不是在现场测试,在运输、保存和测试过程中的扰动会致使含水量等参数的变化,因此本文提出测试声衰减随温度变化的趋势以及声衰减与受扰动状态下含水量变化的关系,探索温度及过程扰动对声衰减的影响规律,为声学研究及测试提供参考或校正的依据。 本文借鉴中科院南海海洋所的测试声衰减系数的方法设计了沉积物声衰减与温度关系及声衰减与含水量关系的实验。围绕这两类实验做了几方面的工作,其具体内容和结果如下: 由于实验的原状样品较少,使用南海所2006年9月科考采样剩余海底沉积物,制作实验用的人工样品。 对实验用的超声波换能器的频率进行检验,并设计实验得出用于接收声信号的平面换能器与锥形换能器之间的能量转换倍数,得出能量转换倍数和距离关系的曲线。 提出温变衰减系数并定义计算公式,通过实验得出温变衰减系数与温度的关系,得到温变衰减系数能直观的反映沉积物声衰减随温度升高而增大的结论。 通过实验得出沉积物声衰减系数与温度的关系,运用频谱分析方法对其中出现扰动的数据进行分析,得出由于沉积物的成分不同,粒径不同,导致在沉淀过程中沉积物颗粒的不均匀分布(分层)的程度不同,最终影响声衰减系数不同的发展趋势的结论。 探索沉积物声衰减系数与含水量的关系,运用频谱分析方法分析实验过程中的扰动,得出扰动的随机性导致声衰减变化的无规律性。在此基础上对沉积物实验测试提出建议。


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