一种小尺度沉积柱状样声速测量与分样平台

摘要

本发明公开了一种小尺度沉积柱状样声速测量与分样平台。本发明包括侧支撑座、支撑底座，侧支撑座上方设有上驱动电机、上电动机丝杆、上换能器夹具固定座和上换能器夹具组成的部件，上换能器夹具安装于上换能器夹具固定座上，再一体安装于上电动机丝杆上；下方设有下驱动电机、下电动机丝杆、下换能器夹具固定座和下换能器夹具组成的部件，下换能器夹具安装于下换能器夹具固定座上，再一体安装于下电动机丝杆上；换能器夹具固定座的一面装有测距传感器；上驱动电机和下驱动电机之间装有中间定位夹具。本发明的优点是具有体积小、操作简单、控制精确等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种测试平台，具体涉及一种用于小尺度沉积物柱状样品的声学 测量与分样平台。

背景技术

海底沉积物声学参数是一个重要沉积物物理特性参数，有利于研究海底沉积 物的声传播、声衰减和声反射等，有利于海洋声学设备的开发和使用。通常情况 下研究人员是通过沉积物柱状取样器将样品取回到实验室进行测量，为了方便声 学测量，通常是将样品分割为15cm左右的小尺度柱状样再进行声学测量。同时， 为了研究声学参量与土工参量之间的关系，在完成样品的声学测量后，再对样品 进行分样，用于土工测量。

目前针对小尺度沉积物柱状样品测量与分样具有几点不足之处：利用手执或 简单机械固定声学换能器，存在测量距离不稳定问题，尤其是手执时，进行重复 测量时无法保证测量距离的重复；在测量完成后再利用卡尺进行测量距离的测 量，无法在样品测量时同步进行测量距离的测量，同时卡尺测量距离具有测量人 员操作与视觉上的主观判断，容易造成误差；用于土工分析的样品分样是将样品 的外套管切割开，再进行分样，存在操作难度大、分样间隔不均、容易污染样品 的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种全电机驱动、电脑控制的测量与分样一 体、对海底沉积物样品声学测量时同步精确测距、精确间隔与无污染分样的平台。

为了解决上述问题，本发明设计了一种小尺度沉积柱状样声速测量与分样平 台，包括侧支撑座、支撑底座，侧支撑座竖直安装于支撑底座上，形成平台的安 装框架。所述的侧支撑座上方设有由上驱动电机、上电动机丝杆、上换能器夹具 固定座和上换能器夹具组成的上部声学换能器，其中上换能器夹具安装于上换能 器夹具固定座上，再一体安装于上电动机丝杆上；侧支撑座下方设有由下驱动电 机、下电动机丝杆、下换能器夹具固定座和下换能器夹具组成的下部声学换能器， 其中下换能器夹具安装于下换能器夹具固定座上，再一体安装于下电动机丝杆 上；所述的上换能器夹具固定座或下换能器夹具固定座的一面装有测距传感器； 所述的上驱动电机和下驱动电机之间装有中间定位夹具。

作为优选，所述上驱动电机与下驱动电机保持同轴，并独立控制丝杆步进运 行。

作为优选，所述的测距传感器底面装在上换能器固定座上，并与上换能器夹 具固定座底面保持同一水平面。

作为优选，所述的测距传感器底面装在下换能器固定座上，并与下换能器夹 具固定座底面保持同一水平面。

在侧支撑座的上下同轴地安装上驱动电机和下驱动电机，可分别控制驱动上 电机丝杆和下电机丝杆，进而带动安装于上换能器夹具和下换能器夹具内的声学 换能器上下运动，实现换能器与样品的耦合。中间定位夹具用来固定样品。测距 传感器安装于换能器夹具固定座一面，用于测量样品进行声学测量时接受和发射 换能器之间的实际长度，精度达0.1mm。下驱动电机驱动下换能器夹具向上运行， 可以等间隔的推出沉积样品并分样；或者上驱动电机驱动上换能器夹具向下运动 等间距的推出沉积样品并分样，精度高达1mm。

本发明的机械部分均采用高强度铝材,作为优选，其强度大于350MPa，以满 足在沉积物测量时，避免可能受沉积物含海水污染的需求。测试平台在使用过程 中，样品两端的换能器一个发射声波，一个接收声波，声波穿透样品，通过外接 信号发生器与声波接收器进行测量。换能器夹具采用快速可拆装接头，一种换能 器测量完成后，换能器夹具可以方便的更换不同频率的换能器。

有益效果：

本发明实现了方便、直观的对海底小尺度沉积物柱状样进行可高精度测距的 声学测量和精确可控的样品分样，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1本发明的整体结构图

标号说明：

1、上驱动电机，2、上电动机丝杆，3、上换能器夹具固定座，4、侧支撑 座，5、下换能器夹具固定座，6、下电动机丝杆，7、下驱动电机，8、测距传感 器，9、上换能器夹具，10、中间定位夹具，11、下换能器夹具，12、支撑底座。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解 释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例1

如图1所示，本发明的小尺度沉积物柱状样声学测量与分样平台采用高强度 铝合金制作。将15cm长的小尺度沉积物柱状样置于上换能器夹具9和下换能器 夹具11之间，利用中间定位夹具10锁紧样品，防止样品在测量过程中发生滑动 或倾斜。发射与接收声学换能器分别安装在上换能器夹具9和下换能器夹具11 内,其频率为0.5MHz。通过控制下驱动电机7转动角度调节下换能器在垂直方向 上的位置，使下换能器夹具11上的换能器表面接触样品底端，通过控制上驱动 电机1转动角度驱动上电机丝杆2，带动安装于上换能器夹具9上的换能器向下 运行，直至观察到换能器表面与样品完全耦合。通过电脑控制换能器进行声学信 号发射与接收。测距传感器8安装于装在上换能器固定座3上，并与上换能器夹 具固定座3底面保持同一水平面，进行样品声学测量时接收与发射换能器实际测 量距离，距离精度达0.1mm。

在完成声学测量后，通过控制上驱动电机1使将上换能器向上运行或拆除， 留出一定的样品分样操作空间。下驱动电机7以步进方式驱动下电动机丝杆6 向上运行，带动下换能器将样品管内的样品按要求等间隔的无污染地推出，精度 1mm，每推一个的间隔为2cm，利用分样器将样品分入样品袋/盒，以备土工分析 使用。

实施例2

如图1所示，本发明的小尺度沉积物柱状样声学测量与分样平台采用高强度 铝合金制作。将15cm长的小尺度沉积物柱状样置于上换能器夹具9和下换能器 夹具11之间，利用中间定位夹具10锁紧样品，防止样品在测量过程中发生滑动 或倾斜。发射与接收声学换能器分别安装在下换能器夹具11和上换能器夹具9 内,其频率为0.6MHz。通过控制上驱动电机1转动角度调节上换能器在垂直方向 上的位置，使上换能器夹具9上的换能器表面接触样品底端，通过控制下驱动电 机7转动角度驱动下电机丝杆6，带动安装于下换能器夹具11上的换能器向上 运行，直至观察到换能器表面与样品完全耦合。通过电脑控制换能器进行声学信 号发射与接收。测距传感器8装在下换能器固定座5上，并与下换能器夹具固定 座5底面保持同一水平面，进行样品声学测量时接收与发射换能器实际测量距 离，距离精度达0.1mm。

在完成声学测量后，通过控制下驱动电机7使将下换能器向下运行或拆除， 留出一定的样品分样操作空间。上驱动电机1以步进方式驱动上电动机丝杆2 向下运行，带动上换能器将样品管内的样品按要求等间隔的无污染地推出，精度 1mm，每推一个的间隔为2cm，利用分样器将样品分入样品袋/盒，以备土工分析 使用。

实施例3

如图1所示，本发明的小尺度沉积物柱状样声学测量与分样平台采用高强度 铝合金制作。将16cm长的小尺度沉积物柱状样置于上换能器夹具9和下换能器 夹具11之间，利用中间定位夹具10锁紧样品，防止样品在测量过程中发生滑动 或倾斜。发射与接收声学换能器分别安装在上换能器夹具9和下换能器夹具11 内，其频率为0.5MHz。通过控制下驱动电机7转动角度调节下换能器在垂直方 向上的位置，使下换能器夹具11上的换能器表面接触样品底端，通过控制上驱 动电机1转动角度驱动上电机丝杆2，带动安装于上换能器夹具9上的换能器向 下运行，直至观察到换能器表面与样品完全耦合。通过电脑控制换能器进行声学 信号发射与接收。测距传感器8装在下换能器固定座5上，并与下换能器夹具固 定座5底面保持同一水平面，进行样品声学测量时接收与发射换能器实际测量距 离，距离精度达0.1mm。

在完成声学测量后，通过控制上驱动电机1使将上换能器向上运行或拆除， 留出一定的样品分样操作空间。下驱动电机7以步进方式驱动下电动机丝杆6 向上运行，带动下换能器将样品管内的样品按要求等间隔的无污染地推出，精度 1mm，每推一个的间隔为2.2cm，利用分样器将样品分入样品袋/盒，以备土工分 析使用。