声学测量

声学测量（精选四篇）

声学测量 篇1

The bulk modulus describes the resistance of the sample to volume change under applied hydrostatic stress.In rock mechanics,the standard way to estimate the bulk modulus of a rock sample is to measure the density and the ultrasonic p-and s-wave velocities of the sample and then calculate the bulk modulus:

Where K is the bulk modulus，ρis density,VPand VSare the p-and s-wave velocities of the material,respectively.This method is widely used for nonporous and dry porous materials.However,for fluid-saturated porous samples,the velocity measurement results are influenced by the effect of pore fluid inertia at high frequencies.The high-frequency effects of pore fluid on the bulk module of porous materials has been studied for decades,especially as it relates to the attenuation of seismic waves in fluid-saturated porous media.Biot(1956a,b;1962a,b)established a model to describe the solid-fluid interaction in a porous medium during wave propagation[1,2,3,4].Research on Biot theory demonstrated that his prediction overestimated the bulk modulus and underestimated the measured attenuation at low-frequencies.Mavko and Nur(1975,1979)proposed a microscopic mechanism,due to microcracks in the grains and/or broken grain contacts[5,6].When a seismic wave propagates in a rock having a grainscale broken structure,the fluid builds up a larger pressure in the cracks than in the main pore space,resulting in a flow from the cracks to the pores,which Mavko and Nur(1975)called“squirt flow.”Therefore,the passing wave results in pore pressure heterogeneity in the porous medium,and the pore fluid is driven to flow at pore-scale distances to release the locally elevated pressure.A model to describe this mechanism,which can be applied to liquid-saturated rocks,was provided by Dvorkin et al(1995)[7].The squirt-flow mechanism seems capable of explaining much of the measured attenuation in the laboratory at ultrasound frequencies.Pride,Berryman and Harris(2004)pointed out,however,that it does not adequately explain wave behavior in the seismic frequency range.The inertial effect of the pore fluid on the high frequency measurements,e.g.,time of signal flight,of porous media limits their application in field seismic data interpretation.To evaluate the physical properties,e.g.,the compressibility or bulk modulus,of earth materials at frequencies close to field seismic,Harris(1996)proposed a Differential Acoustic Resonance Spectroscopy approach[8,9].

The resonance frequency of a cavity is dependent on the velocity of sound in the contained fluid.In the DARS experiment,we first measure the resonance frequency of the fluid-filled cavity.Then,we introduce a small sample,i.e.,rock,into the cavity and measure the change in frequency.Fig.1 illustrates an example of the cavity responses with and without the tested sample.Through a combination of calibration and modeling,we determine the compressibility of the sample from the frequency shift.

1 Theory and derivation

The introduction of the sample perturbs the resonance properties of the otherwise empty cavity.Under the influence of the perturbation,the empty pressure p1in the fluid changes top2,and the resonant frequency shifts fromω1toω2.We use the acoustic wave equation to estimate first-order changes in resonance frequency as follows:

Whereκi=1/(ρici2)are the compressibility parameters.The differential Eq.2 and Eq.3 can be solved with the boundary conditions ofp=0 at the boundaries of the cavity and p=0 at the open ends of the cavity.Multiplying Eq.2 by p2and Eq.3 by p1,and integration over the cavity volume(VC)，we have

With further manipulation of eq.4and eq.5 and application of boundary conditions,we get

where

If the sample is placed at a pressure antinodes,wherep=0,then the calibration constant B in eq.6 vanishes.At this location,we can write eq.6 as

Where and A'=-A/2，δω=(ω2-ω1)/ω1.As mentioned above,we can use a standard sample to find coefficient A'.Therefore,the compressibility of an unknown sample can be quantified by the perturbation it causes to the DARS cavity.

2 Finite element simulation of DARS

To better under the DARS theory,numerical modeling on DARS is desirable.This article carries out a comprehensive simulation study using the finite element method.Commercial software COMSOL is used in this simulation.

The key component is the cylindrical cavity,which is immersed in a tank filled with fluid.We use a three-dimensional cavity to simulate the cavity,so that we can have highest numerical accuracy and find out key physics features of the DARS technique.In the modelling,we assume that the wall of the cavity is rigid and reprensent the cavity’s open-ends using the free boundary condition(pressure equals to zero).

Fig.2 shows the DARS model used in our simulation.The rock sample’s diameter and length are 0.056 m and 0.05 m.The sample is placed at the center of the cavity.The fluid being used in the current system is Dow200 silicone oil whose nominal acoustic velocity and density are 986 m/sec and 918 kg/m3,respectively.

This DARS simulation is an Eigen-frequency problem.For the empty cavity(the acoustic property of the sample is the same as the surrounding fluid)，the resonance frequency of the first mode is1 140.394 Hz.We then introduce a sample and investigate how the resonance frequency chances as the sample property changes.When the sample is placed at the center of the resonator,the acoustic pressure dominates,and the sample’s smaller compressibility increases the frequency compared to that of the resonator without the sample.Table 1 lists the sample parameters and simulated data.

The simulated data in table 1 are used for calculating the compressibility of the rock samples.Then we compared the DARS-estimated compressibility of the 18samples with those given compressibility.The results are shown in fig.3.

The horizontal axis is the number of the sample and the vertical axis is compressibility.The calculated compressibility agrees with the given compressibility very well.These results strongly indicate that the DARS can be used to measure the physic properties of rock.

3 Conclusions

This methodology for nondestructive measurement allows for rapid,accurate measurement of the compressibility of small samples,based on this newly developed DARS system.By analyzing the difference between fundamental modes with and without a sample,we can characterize the acoustic properties of the sample.Rock samples were measured using DARS at the frequency near 1 kHz that is close to the high-resolution field seismic frequency scope.The simulated results from eighteen samples validated the perturbation theory.

摘要：给出了一种测量岩石声学属性的新方法——差分共振声谱法。该方法的原理是通过测量待测岩石样本对共振腔共振频率的扰动来计算待测岩石样本的声学参数。首先详细介绍了差分共振声谱法的基本理论,然后用COMSOL有限元模拟软件对18个已知参数的岩石样本的共振进行了正演模拟,进而用模拟结果进行反演计算,得到了比较好的结果。

关键词：差分共振声谱,共振频率,有限元,体积模量

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[8] Harris J M.Differential acoustic resonance spectroscopy:STP AnnualReport,Stanford,1996;7(1):1—11

广播机房装修中的声学指标测量 篇2

关键词 环境噪声 隔声量 混响时间 时间延时分析测量

中图分类号：TB54 文献标识码：A

0 前言

每年广播机构有一定的机房需要进行装修改造。我们在设计装修改造的方案前需对原有环境进行测量以为设计提供参考依据，验收中也需要有一定的声学指标来反映改造的效果。因此房间声学指标的测量对机房改造具有极其重要的作用。测量房间声学指标包括主观值和客观值，本文为客观值的测量。

1 声学指标的测量

广播机房的房间声学指标测量可分为三个阶段。第一阶段为在拆除原有装修材料后，对机房进行的测量，主要目的是全面的反映房间本身的自然条件及周边环境对房间的影响，测量数据将成为声学设计的主要依据。第二阶段为施工期间的测量，在局部装修完成后可进行现场测量，可根据施工进度进行数次测量。由于声学设计方法的不够完善，或施工材料的实际值和设计值有偏差以及施工工艺都会造成实际装修效果和设计目标有出入。根据施工期间的测量值可及时调整设计方案及材料的使用，以避免完工后无法修改的错误。第三阶段为完工后的测量，主要提供验收依据，根据测量值可通过活动装置可进行最后的调整。

广播机房主要为语言录音机房和直播机房，此类房间主要为语言播音使用，因此测量的内容比文艺录音棚要少，房间声学指标测量的内容主要有环境噪声的测量，围护结构的隔音测量，混响时间的频率响应测量，时间延时分析测量。本文使用的测量工具为TerraSonde公司的 Audio Toolbox 3测试仪。

环境噪声是指机房外围如走廊，外墙，通风系统等所产生的噪声，它决定了室内为了达到一定的噪声评价曲线（NR曲线）而需要的外围隔声量，是机房装修中隔声设计的重要依据。如NR20要求1000hz为25db，走廊噪声为75db，则需要设计至少50db的隔声量。测量位置可选择走廊、窗外、外墙处，离地面1.2米以上，离墙面及其它硬反射面1-2米，测量时间可选择工作日的白天和晚上的工作时间内，可使用测试仪的sound study garph功能，它可把1分钟-24小时的选择时间段分为120段，根据每段将记录下噪声的峰值或平均值画图，得到噪声曲线。

隔声量测量是指对现有围护结构如隔墙、楼板、门、窗的隔声能力的测量，反映了房间围护结构对外围噪声的隔绝能力。将测量话筒放置于机房内，离地面1.2米以上，离墙面及其它硬反射面1～2米，将扬声器放置于围护结构外部，如隔墙外，走廊外或导播间外，如果在楼层中间则在楼下房间将扬声器放置在楼下房间。注意扬声器角度，不要对住角落。

测量步骤如下：（1）连接信号发生器的输出到放大器再到扬声器。在放大器前加入一级电平控制可方便的调节电平大小。（2） 将测量话筒放置于围护结构边缘，启动正弦波单音频信号，记录声压值，频段可选为倍频程或1/3倍频程。（3） 将测量话筒放置于被测房间中央，启动正弦波单音频信号，记录声压值。（4）比较两者差值，即为隔声量。混响时间是声源衰减60db所需要的时间，它是传统体现房间音质的重要指标。混响时间的测量可在一个宽频带或在几个不同的频段上。混响时间的测量是由测试仪发出宽带的粉红噪声信号输入到扬声器，然后自动停止，由测量话筒得到信号的衰减时间，系统示意图如图1。

图1

图2

根据房间大小，可选择几个不同的位置进行测量，离地面1.2米以上，离墙面及其它硬反射面1-2米。应用混响时间测量步骤如下：（1）连接信号发生器的输出到放大器再到扬声器。在放大器前加入一级电平控制可方便的调节电平大小；（2）将测量话筒放置于话筒架上并指向扬声器。通过能量图或直接测量的方法确定话筒到扬声器的距离并输入到测试仪；（3）设置噪声信号的时间间隔；（4）设置噪声信号的大小，信号在不损害设备的前提下越大越好，至少高于房间本底噪声30db以上才可以保证测量结果不被干扰；（5）输出噪声信号，等几次扫频后停止信号，可在设备上读出数据。

时间延时分析测量（TDA）就是利用正玄波的扫频输出，通过放大器到扬声器的输出，利用一只校正后的测量话筒接收输出信号，话筒连接到一个窄的带通滤波器到测试仪。图2是系统测量示意图。

如果我们对一个系统进行多次扫频测量，每一次间隔一个固定的时间，这样我们就可以得到不同时间间隔的频响图，把这些图形放到 一起，加上时间坐标就可以得到三维图形，这个三维图形又可称之为“瀑布图”（如图3）。

图3

以往我们在测量一个房间的响应的时候，一般用拍巴掌来主观评价房间的状况或在1/3倍频程段用粉红噪声通过扬声器和测量话筒来得到各个频点的电平值，用这些电平值可得到频响图。如果频响图显示某些频段不平，就利用均衡器提升或衰减予以补偿。对于控制间来说，这种方法是有缺陷的。因为拍巴掌主要听的是中高频的响应情况，对低频段的情况几乎没有什么反映。在一些频段，特别是低频段在相邻的比1/3倍频程窄的范围内会出现大量的波峰和波谷相交错的情况，在以上的1/3倍频程测量中是得不到显示，如果用均衡器对这些频段动作是没有作用的，因为任何1/3倍频程内的波峰或波谷会被同时提升或降低，而对频响不会有任何的平滑作用。另外一方面，频域范围内的频响不是影响控制间的声学的全部。时基问题如混响、回声同样有着较大的影响。例如在频响图上看到500hz到1000hz范围的电平较大出现波峰，很可能是因为这些500hz到1000hz范围的混响时间长或出现回声，所以声能在该频段内驻留的时间长，从而测量出来的能量比较大，用均衡器去衰减的话，只是使电平值减小而不能改变混响的状况，声场环境得不到改善。为了进行准确的TDA测量，声波从扬声器传播到测量话筒的时间是必须知道的。这个时间被称为Ts。信号发生器对我们感兴趣的频段进行扫频，如果我们不用带通滤波器的话，任何噪声或者是因为房间混响和回声而造成的延迟信号会和测试信号一起进入测试话筒，给测试仪带来错误的读数结果。带通滤波器跟着信号发生器进行扫频变化，可保证只有当前被测频率进入测试仪，噪声被输入端衰减，使结果更加精确。由于信号发生器的震荡信号到达测试话筒需要一定时间（Ts），所以带通滤波器的扫频需要延时Ts以配合测量信号的到达。

在我们使用的测试仪TOOLBOX中，我们可以使用1/24倍频程的间隔测量显示TDA图形。应用TDA测量的步骤如下：（1）连接信号发生器的输出到放大器再到扬声器。在放大器前加入一级电平控制可方便的调节电平大小；（2） 将测量话筒放置于话筒架上并指向扬声器。通过能量图或直接测量的方法确定话筒到扬声器的距离并输入到测试仪；（3） 设置扫频次数；（4）设置带通滤波器的Q值。在大多数情况下，我们都设置较高的Q值；（5）设置输出电平；（6） 设置扫频时间及间隔。

测试的结果可存储在本机，通过串口输入到PC中，使用配套的软件及可生成瀑布图。

2 结束语

通过以上指标的测量我们可以及时得到房间音质数据，调整装修方案。我们在实际工作中运用以上指标测量所装修的机房均取得满意效果。需要强调的是客观测量结果根据不同的条件会产生一定的误差，需与主观评价相结合，方能得到满意的结果。

声学测量 篇3

在实际大洋沉积物取样作业中,实时获取取样器距底高度和准确判别取样器是否触底是整个作业的关键[9]。本文在介绍 两种声学Pinger技术的基础上,提出了一 种基于测 深仪的声 学Pinger距底高度测量方法,并将所提方法成功应用到2013年“蛟龙”号试验性应用航次的常规调查作业中,取得良好的应用效果,保障了常规调查作业的顺利实施。

1 声学 Pinger距底高度测量方法

1.1 传统声学 Pinger方法

传统声学Pinger技术[10]是采用遥测的方法获取取样器的触底时刻。声学Pinger的上下两端各装一小开角发射换能器。其工作原理是,将声学Pinger随钢缆施 放于水中 后,声学Pinger按预定的时间间隔(如1s)同时向上和向下发射声脉冲,船上通过水听器接收声脉冲的直达波和海底反射波。当声学Pinger仅用于判断取样器是否触底时,则无需计算声学Pinger距底高度。显然,直达波和 海底反射 波的到达 时差随声 学Pinger距海底的高度减小而变小。当声学Ping-er抵达海底时,到达时差趋于零,从而可实现取样器的触底判别。

传统声学Pinger技术的优点是除船上水听器外,不需要其他设备;缺点是受海底反射系数、声速变化和悬挂高度等影响,性能不稳定。

1.2 测高声学 Pinger方法

实际使用时,就监测取 样器的触 底信息而言,测量声学Pinger距取样器的高度变化更为方便。与传统声学Pinger不同,本小节介绍的声学Pinger具有测高 功能,称之为测 高声学Ping-er[9]。它的上端安装一小开角的发射换能器,下端安装一小开角 收发合置 换能器,实现测高 功能。其工作原理是,将测高声学Pinger悬挂在取样器上方的一定高度(如50m),在施放钢缆时,测高声学Pinger的下端换能器按预定的时间间隔(如1s)向取样器发射声脉冲,同时触发上端换能器向上发射一声脉冲。当测高声学Pinger的下端换能器接收到取样器的反射回波后,立即触发上端换能器再次发射声脉冲。船侧水听器每秒可接收到2个声脉冲信号,根据这2个声脉冲信号的时差就可得到声学Pinger与取样器的距离。实际使用中,无需知道 这个距离 的具体数值。在取样器未到达海底前,2声脉冲信号的时差保持不变,一旦取样 器到达海 底,测高声学Pinger与取样器的距离开始变小,使得2个声脉冲的时差也变小。因此,2个声脉冲的时差开始变小的时刻就可以认定为取样器的触底时刻。

测高声学Pinger的优点是:不受海底反射系数、声速变化和悬挂高度等因素的影响;缺点是:1无法获取取样器距离海底的高度,不利于充分发挥重力取样的优势。当取样器接近海底时,操纵绞车全速放缆,使取样器近似自由落体,利用自身重力产生更高的触底速度,在惯性作用下贯入海底,获取样品;2通过2个声脉冲时差由不变到变小来判断取样器是否触底,是一个突变过程,不利于实时监测,无疑给操作人员带来很大负担。

1.3 基于测深仪的声学Pinger距底高度测量方法

本节介绍一种基于测深仪的声学Pinger距底高度测量方法,与前2种方法相比,该距底高度测量技术更加简单、成熟和稳定可靠。基于测深仪的声学Pinger距底高度测量方法的工作原理见图1所示。因声波经海底反射后会有较大衰减,故将固定在钢缆上的大开角(超半球形)声学Pinger保持换能器头朝下。声学Pinger与取样器的距离约为50m。

入水前打开声学Pinger,它按预定的时间间隔(默认1s)持续发射频率为12kHz的声脉冲(脉冲宽度默认2ms)。将单波束测深仪的工作模式设置为被动Pinger模式,则安装在船底的单波束测深仪换能器同时接收来自声学Pinger的直达波和经海底的反射波。单波束测深仪自动设定某一初始时刻t0(类似于主动测深模式下的脉冲发射时刻),测得直达波到达时刻t1,海底反射波到达时刻t2,则直达波对应的深度为

海底反射波对应的深度为

在实际大洋调查取样中,海水深度通常可达数千米,当取样器接近海底时,直达波和海底反射波之间的夹角Δθ≈0° ,则声学Pinger距底高度为

由此可见,声学Pinger的距底高度是声速和直达波与海底反射波时间差的函数,而与系统自动设定的初始时刻t0无关。在实际使用中,为获得更加准确的声学Pinger距底高度,声速应选择海底底部的声速值,它可由CTD调查获得。

需要注意的是,声学Pinger入水后在相当长时间内,它距离海底很远,这使得与直达波相比,海底反射波非常微弱,几乎被淹没在直达波和背景噪声中,此时测深仪只能获得直达波对应的深度h1(当然,这个深度值只是一个相对值,而不是声学Pinger的真实深 度)。只有当声 学Pinger接近海底时,海底反射 波与直达 波强度相 差不大,此时测深仪能同时获得直达波的深度h1和海底反射波的深度h2(同样,对应的深度也是相对值),两者做差 (h2-h1),即可估算出声学Pinger距离海底的高度Δh。

在实际应用中,需要首先确认单波束测深仪或浅地层剖面仪具有12kHz的收发换能器,即它可以采用12kHz频率测量海深;然后确认单波束测深仪或浅地层剖面仪具备被动Pinger工作模式;最后配上12kHz的通用声学Pinger(如IXSEA EP861S)即可实现距底高度测量。

与1.1节中采用水听器接收声学Pinger的直达波和海底反射波相比,测深仪采用具有指向性换能器阵接收声波,并通过系统内部的一系列信号处理算法,提高了微弱信号的检测能力,性能更加稳定可靠。

1.4 基于测深仪的声学 Pinger距底高度测量方法的实现步骤

本文所提出的基于测深仪的声学Pinger距底高度测量方法,其特征在于:充分利用船载单波束测深仪的被动Pinger模式实现声学Pinger的距底高度测量。它将声学Pinger固定在悬挂取样器的钢缆上,保持换能器头朝下,距离取样器约50 m。待钢缆释 放长度与 海深相差 小于750m时,通过单波束测深仪的被动Pinger模式接收声学Pinger的直达波和海底反射波,并给出两者相对于同一初始时刻的深度值(相对值),读取两深度值并做差,即可获得声学Pinger的距底高度。其实现过程分为以下6步。

步骤1:待钢缆施放50m时,绞车停止放缆,折臂吊摆回船舷,安装声学Pinger,保持换能器头向下,安装完成后开启声学Pinger,使之不断发射声脉冲。

步骤2:开启单波 束测深仪,设置为被 动Pinger模式,并确认能够接收到声学Pinger的直达波。

步骤3:单波束测深仪切换至主动测深模式,准确测量海水深度。

步骤4:待绞车放缆长度与海深相差750 m时,单波束测深仪切换回被动Pinger模式,根据直达波信号强度合理调整“通道增益”,通过调整“海底增益”使海底反射波能够合理显示。

步骤5:分别读取直达波和海底反射波对应的深度值,并据此估计声学Pinger距底高度,待声学Pinger距底高度为50m时,表示取样器已经触底。

步骤6:待声学Pinger出水后,回收声学Pinger。

2 测量装备

2.1 Bathy2010单波束测深仪[11]

“向阳红09”船(“蛟龙”号载人潜水器支持母船)上装备的单波束测深仪(也称浅地层剖面仪)是美国SyQwest公司的Bathy2010。它利用CW和Chirp技术,发射声脉冲的重复性好,采用阵列波束形成技术,旁瓣得到很好的抑制,实现了全海深的深度和浅地层剖面测量,其主要技术指标如表1所示。它配备了两种频率的换能器,分别为3.5kHz和12kHz。其中3.5kHz换能器的水深穿透深度为12 000 m,实现全海深覆盖,其地层穿透能力较强,可达300m;12kHz换能器的水深穿透深度可达6 000m,传播脉冲混响小。同时,它采用了SyQwest公司独有的水底探测跟踪算法和水底数字化技术,确保了在陡坡地形和高噪声环境中实现水底跟踪。

Bathy2010具备3种工作模式,分别为主动模式、被动Pinger模式和外部触发模式。主动模式和外部触发模式主要用于海深测量或浅地层剖面测量;被动Pinger模式下通过与声学Pinger配合可测量声学Pinger距底高度。需要注意的是,同一时间,Bathy2010只能够工 作于一种 模式。当工作于主动模式或外部触发模式时,只能够用于测深或浅地层剖面测量,不能接收Pinger信号;当工作于被动Pinger模式时,只能够接收Pinger信号,无法实现 测深或浅 剖功能。被 动Pinger模式匹配的信号频率为12kHz,有效脉冲宽度为2ms、5ms和10ms。

2.2 EP861S声学 Pinger

声学Pinger采用法国IXSEA公司的EP861S。与其他海洋信标不同,EP861S功能比较单一,仅具备Pinger功能,表2给出了其主要技术指标。EP861S的默认工作频率为12kHz,发射周期为1s,CW脉冲宽度2 ms,正好与Bathy2010中的被动Pinger模式相匹配。

3 在2013年“蛟龙”号试验性应用航次常规调查作业中的应用

3.1 海水深度测量

启动单波束测深仪后,设置为主动模式,工作频率选 择为3.5 kHz。与12 kHz相比,3.5kHz对应的波长大,其测量精度低。在上千米海深时,一般采用3.5kHz。这样其测量速度更快,可以在最短的时间内测得海深数据。

3.2 基于测深仪的声学 Pinger距底高度测量

单波束测深仪设置为被动Pinger模式,工作频率选择为12kHz。设置完成后,单波束测深仪进入被动Pinger工作模式,开始接收声学Pinger脉冲信号,并随机设 置初始时 刻,实现对声 学Pinger的自动跟踪。此时,“深度值”窗口显示的是声学Pinger直达波对应的深度值,但该深度值是一个相对值,不代表声学Pinger真实深度。

每收到一个声学Pinger直达波后,它都会在“数据记录显示”窗口打一黑点。随着声学Ping-er不断下降,其“数据记录显示”窗口中的黑点连成一条不断下降 黑线;当声学Pinger不断上升时,相应的黑线也不断上升;当声学Pinger深度不变时,相应的黑线保持水平。黑线的斜率在一定程度上反映了声学Pinger的深度变化速度。

大洋科考作业海域的水深一般在数千米,声学Pinger入水后的相当长一段时间内,测深仪只能接收到直达波,即“数据记录显示”窗口只有一条下降的黑线。当声学Pinger下降到距离海底750m以内时,收到的海底反射波才是有意义的。通过合理调整增 益,使海底反 射波能够 合理显示。随着声学Pinger深度的进一步下降,“数据记录显示”窗口中海底反射波对应的黑线不断上升,与直达波对应的黑线斜率正好相反。这样,在“数据记录显示”窗口读取当前时刻的直达波对应的深度值和海底反射波对应的深度值,两者做差即是声学Pinger距底高度。

图2给出了某站位沉积物取样过程中单波束测深仪工作记录。

由图2可见,基于测深仪的声学Pinger距底高度测量方法能够实时获取声学Pinger距底高度,并能准确 判别取样 器是否触 底。在被动Pinger模式下,单波束测深仪的工作可以分为5个阶段。

A阶段:声学Pinger距离海底高度大于120m,绞车持续匀速放缆,声学Pinger不断下降。

B阶段:声学Pinger距离海底高度为120m,绞车停止放缆,声学Pinger深度保持,取样器依靠自身重力调整姿态,使之处于垂直状态。

C阶段:取样器姿态调整完毕后,绞车全速放缆,直至取样器触底,声学Pinger距离海底高度由120m减小为40m。

D阶段:声学Pinger距离海底高度为40m,绞车停止放缆,停留约5~10min,待取样器状态稳定。

E阶段:绞车开始回收钢缆,声学Pinger距离海底高度由40m开始增加,超过50m时,取样器离开海底。

4 总结

在实际大洋沉积物取样作业中,实时获取取样器距底高度和准确判别取样器是否触底是整个作业的关键,在没有触底检测设备时,全凭作业人员的经验。如果作业水域存在海流,甚至上下水层的海流方向不同,钢缆在水下的形状更复杂而且无法预知,估算就更不准确。取样器触底如果判断不准将会带来如下问题:1未触底,取样失败;2放缆过长,致使钢缆打结,极易造成钢缆损坏。

在充分调研声学Pinger技术的基础上,提出了一种基于测深仪的声学Pinger距底高度测量方法,并成功应用到了2013年“蛟龙”号试验性应用航次的常规调查作业中。在历次重力柱取样、箱式取样和多管取样中,均能实时获取声学Pinger距离海底的高度,准确判断取样器是否触底,保证了海底沉积物取样的顺利实施。

摘要：在大洋沉积物取样作业中,实时获取取样器距底高度和准确判别取样器是否触底是整个作业的关键。提出了一种基于测深仪的声学Pinger距底高度测量方法,并成功应用到了2013年“蛟龙”号试验性应用航次的常规调查作业中。实际应用表明,该方法不仅能够实时获取声学Pinger距离海底的高度,而且能够准确判断取样器是否触底。

关键词：声学Pinger,测深仪,距底高度测量

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声学测量 篇4

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择2012年6月-2012年11月于中国医科大学附属第一医院超声科体检健康者449例,其中男254例,女195例,年龄26~80岁。研究对象均志愿接受ASQ检测,并签署知情同意书。研究对象按年龄分为青年组(170例,20~39岁)、中年组(140例,40~59岁)、老年组(139例,60~80岁)3组。入选标准:受检者无肝炎或其他肝病史,超声检查时肝脏声像图正常。排除标准:受检者体质量指数>25kg/m2,血生化检查提示肝功能异常者。

1.2 研究方法

采用东芝Aplio 500彩色多普勒超声诊断仪扫查肝脏切面图像,位置分别为肝右叶第5、6肋间,第7、8肋间和肋间近膈顶部肝S5、S8段。采用ASQ成像技术软件存储动态影像,脱机分析,记录红蓝曲线下面积比Ratio值和红、蓝色曲线参数值:Mode值、Average值和SD值,重复操作,去掉极值,取平均值。

1.3 统计学方法

采用SPSS17.0软件建立数据库。组间比较采用方差分析,方差齐时采用SNK法,方差不齐时选用Tamhane's T2法,P<0.05认为差别具有统计学意义,方差齐性检验水准为=0.1。

2 结果

2.1 年龄间差别

各年龄组间,Mode值差别无统计学意义(P>0.05);Average值、SD值和Ratio值差别均具有统计学意义(均P<0.05),老年组均明显高于中年组和青年组(均P<0.05),中年组和青年组间差别均无统计学意义(均P>0.05),见附表。

2.2 性别间差别

老年组,性别间Mode值差别无统计学意义(P>0.05),女性Average值、SD值和Ratio值均明显高于男性(均P<0.05)。中年组,性别间SD值差别无统计学意义(P>0.05),男性Average值、Mode值和Ratio值均明显高于女性(均P<0.05)。(附表)青年组,性别间Mode值、Average值、SD值和Ratio值差别均无统计学意义(均P>0.05),见附表。

3 讨论

ASQ技术准确性和可重复性高,可避免主观因素对检查结果的影响。本研究结果表明年龄是影响ASQ技术检测肝脏组织结构声学Average值、SD值和Ratio值的因素,性别因素对不同年龄人群的Mode值、Average值、SD值和Ratio值的影响不同。

肝脏弥漫性疾病的常用检测手段有超声、肝组织穿刺活检和肝组织弹性评价技术。超声可综合分析肝脏形态、包膜和实质回声,但检验结果受肝脏纤维化的影响较大;肝组织穿刺活检是诊断肝脏纤维化和脂肪肝的金标准,但不适用于人群调查,检验结果受抽样误差的影响较大[3];肝组织弹性评价技术包括Fibro Scan技术、ARFI技术和SWE技术,其适用条件各不相同,但检验结果受技术本身局限性的干扰较大。ASQ技术是新兴的无创定量评价肝脏内纤维化程度的检测技术,检测基础是回声信号的统计学差异,准确性和可重复性高,可避免主观因素的影响。ASQ技术用于检测肝脏弥漫性疾病的严重程度和损害程度时,Mode值、Average值、SD值和Ratio值是量化指标[4],本研究结果提示,这些参数具体用于评估肝脏组织结构声学变化时,需按年龄和性别进行调整。ASQ技术用于临床检测肝脏疾病的时间不长,其临床应用有待完善,如ASQ技术本身对二维超声图像质量依赖等问题,尚需循证医学等进一步研究解决[5,6]。

综上所述,年龄和性别是ASQ技术检测肝脏组织结构声学参数的影响因素之一。

*:与老年组相比,P<0.05;#:与本年龄组男性相比,P<0.05

参考文献

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