[发明专利]一种基于等离子体震源探测淤泥厚度的系统

说明书

本发明公开了一种基于等离子体震源探测淤泥厚度的系统，包括与载体船舶通过拖曳电缆连接的电火花震源装置、设置在载体船舶底部的检波器以及与检波器连接的模拟信号预处理电路和数字化电路，其中，电火花震源装置用于向指定方向发生声波信号，检波器用于接收声波信号经过底界层、地层分界面反射的反射波通过模拟信号预处理电路信号处理，并经过数字化电路转换为数字信号后，通过反射波的时间差计算出淤泥层的厚度。采用电火花震源装置，震源频率高、能量高、穿透深度大，能够满足淤泥探测的技术需求，采用检波器接收信号并经过模拟信号预处理电路和数字化电路处理，无需复杂计算，测量效率高、分辨率高。

技术领域

本发明涉及地球物理探测技术领域，特别是涉及一种基于等离子体震源探测淤泥厚度的系统。

背景技术

由于在河道、水库、水坝等基础设施运行过程中，必可避免的由于其中的水源含有的泥沙等杂物，可能会形成淤泥，使得水底在不断抬高，一方面使得河道等水力设施的基本效能被不断削弱，另一方面也可能对周边造成安全应还。因而水库、河道、港口等有着巨大的清淤需求，精确探测清淤工作量，为相关主管部门提供运维支撑，显得尤为重要。

近年来，随着中国经济的蓬勃发展，水体的综合开发治理越来越多，特别是环保治理，对水体淤泥探测提出了更高的要求。而目前国内外对于水下沉淀物结构和属性探测最为常见有效的方法有人工潜水探摸和钻探取样、泥浆密度仪探测、双频测深仪探测、Silas淤泥探测、侧扫声纳系统、浅地层剖面仪、多波束测量系统等等。

从探测效果上看，以上探测方法各有特点和优势。例如在港口、水库淤泥探测方面，浅地层剖面、侧扫声呐和多波束使用较多，但浅地层剖面也面临声波脉冲长度过长，一般水深小于3.75m区域无法使用。同时，由于脉冲过长，面临无法精确计算清淤量的难题。双频测深仪探测进行淤泥层测量，脉冲短，可以适用于浅水区，但由于主频高、能量小，穿透深度无法保障。

因此，要满足淤泥探测的技术需求，急需一种新技术方法。

发明内容

本发明的目的是提供了一种基于等离子体震源探测淤泥厚度的系统，可应用于绝大多数水域，探测效率高、准确度度高。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于等离子体震源探测淤泥厚度的系统，包括与载体船舶通过拖曳电缆连接的电火花震源装置、设置在所述载体船舶底部的检波器以及与所述检波器连接的模拟信号预处理电路和数字化电路，其中，所述电火花震源装置用于向指定方向发生声波信号，所述检波器用于接收所述声波信号经过底界层、地层分界面反射的反射波后通过所述模拟信号预处理电路信号处理，并经过数字化电路转换为数字信号后，通过所述反射波的时间差计算出淤泥层的厚度。

其中，所述检波器为感应检波器压电检波器或激光检波器。

其中，所述模拟信号预处理电路包括前置放大器、模拟滤波模块，所述前置放大器的输入阻抗与所述检波器的输出阻抗相匹配，通过将所述检波器输出的所述反射波进行放大后通过所述模拟滤波模块去除所述反射波中的噪声和干扰。

其中，所述模拟滤波模块包括依次连接的高通滤波器、陷波滤波器和低通滤波器，所述高通滤波器与所述前置放大器连接，所述低通滤波器与所述数字化电路连接。

其中，所述数字化电路包括主放大器、模数转换器，所述主放大器与所述模拟滤波模块连接，用于对所述模拟滤波模块滤波处理后的所述反射波进行放大后，通过所述模数转换器将所述反射波转换为数字化反射波信号。

其中，还包括与所述电火花震源装置、所述检波器连接的导航定位装置，用于对所述电火花震源装置、所述检波器进行位置确定和移动方向导航。

其中，所述导航定位装置包括北斗导航模块、GPS导航模块中的至少一种。

其中，所述电火花震源装置包括电容柜、控制柜和放电电极。为满足淤泥探测集成化需求，将电容柜和控制柜进行集成并小型化。同时降低震源能量并提高频率，这需要减少电极数量。