海底沉積物超聲測量的溫度影響性研究.pdf

1、海底沉積物是一種復(fù)雜的孔隙介質(zhì)，由顆粒狀固體礦物和生物碎屑經(jīng)長時(shí)間沉積和堆積形成孔隙骨架，在骨架間的孔隙中充填有海水的一種典型的孔隙彈性介質(zhì)。研究海洋沉積物對海洋資源開發(fā)、海底工程建設(shè)、海地測繪、海洋災(zāi)害預(yù)報(bào)、海底歷史、航運(yùn)國防等具有重要意義。 海底沉積物的內(nèi)在特性可用物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、聲學(xué)性質(zhì)來描述，而內(nèi)在特性的產(chǎn)生通常是由于外在環(huán)境因素的影響，包括溫度、壓力、鹽度的變化。目前海底沉積物探測主要以超聲波測量為主，獲得壓縮波波

2、速、切變波波速、聲波阻抗、聲衰減等聲學(xué)特性。本文聯(lián)合聲速與頻譜分析方法，通過讀取超聲信號的聲速，并獲取超聲信號的頻譜特征來研究沉積物的物理特性和組成類型，為傳統(tǒng)聲信號測量中以聲速、聲衰減等單一聲學(xué)參數(shù)描述沉積物物理特性提供不同的研究視角。 本文樣品來源于中國科學(xué)院南海海洋研究所2007年4月科考采樣剩余海底沉積。主要內(nèi)容有： 制作人工樣品，校正超聲測試儀器換能器主頻，檢驗(yàn)換能器自身頻譜特征的溫度響應(yīng)特性。得出溫度雖然對換

3、能器產(chǎn)生一定的系統(tǒng)誤差，但不影響沉積物的超聲測試的結(jié)論。 獲得沉積物聲速的溫度影響特性：溫度變化會影響聲速變化，且具有重復(fù)性。包括：聲速與溫度呈線性相關(guān)。溫度增加聲速會出現(xiàn)上升、下降、不變?nèi)N情況，其中前兩種情況占絕大部分。多次反復(fù)變溫不影響沉積物聲速，具有重復(fù)性。 獲得沉積物振幅譜頻譜特征的溫度影響性：溫度變化會影響頻譜特征，但重復(fù)性不高。包括：溫度變化會產(chǎn)生主頻漂移，頻漂方向與溫度改變方向一致，表現(xiàn)為溫變過程會產(chǎn)生單

4、一主頻或雙主頻。各頻率成分的幅值譜振幅均隨溫度增加而下降，換能器能量隨溫度的增加而減少，即：溫度增加使沉積物對聲信號的衰減增大。頻寬與頻率幅值呈負(fù)相關(guān)，但與溫度尚未發(fā)現(xiàn)有明顯的相關(guān)關(guān)系。多次反復(fù)變溫均影響沉積物幅值譜頻譜特性，例如幅值普遍具有遲滯效應(yīng)。 對頻譜特征的溫度響應(yīng)特性作回歸分析，基本可用二次多項(xiàng)式擬合，回歸方程描述的規(guī)律符合上述結(jié)論。并指出可根據(jù)樣品所有溫變的回歸方程二次項(xiàng)系數(shù)的正負(fù)劃分沉積物為兩種類型，且各占一半比例