基于脉冲压缩技术的沉积物中声速和衰减的宽带测量方法

摘要

本发明涉及一种基于脉冲压缩技术的沉积物中声速和衰减的宽带测量方法，测量声速时，先记录无沙样品时声波仅透过玻璃缸的接收信号，再将声源和水听器移动至较厚沙样品一侧，记录对应的接收信号。测量衰减系数时，先后记录透过两个不同厚度沙样品的接收信号。上述测量中，每一状态下的接收信号进行至少30次采集，并对声速和衰减系数的测量结果进行统计分析，以均值±标准差确定的置信区间作为最终的测量结果。本发明的方法通过一次测量即可获得测量频带内沉积物中的声速频散和衰减随频率的变化关系，为实现声速和衰减的快速获取提供了一种新的思路。

主权项

基于脉冲压缩技术的沉积物中声速和衰减的宽带测量方法，其特征在于，包括以下步骤：1)生成长线性调频脉冲并发射；2)采集无沉积物样品时的接收信号y₁；3)将声源和水听器移动至较厚沉积物样品一侧，采集此时的接收信号y₂；4)将声源和水听器移动至较薄沉积物样品一侧，采集此时的接收信号y₃；5)对接收信号y₁、y₂和y₃分别进行脉冲压缩，在压缩域内截取直达波相关峰，从多途干扰中分别还原出相应的直达波，其频谱分别为Y₁、Y₂和Y₃；6)声速的计算：根据步骤5)中Y₂和Y₃的相位谱差值计算声速，其计算公式如下所示：$c_p=c_w{(1+\frac{c_w\Delta \phi }{{\mathrm{\omega d}}_2})}^{-1}$其中，c_p代表沉积物样品中的声速，c_w代表水中的声速，Δφ为Y₂和Y₃的相位谱差值，d₂为较厚样品的厚度，ω为声波角频率；7)衰减系数的计算：根据步骤5)中Y₂和Y₃的幅度谱之比计算衰减系数，其计算公式如下所示：${\alpha }_p=-\frac{20lge}{\Delta d}ln\left[\frac{D_1}{D_2}\right|H_r\left(j\omega \right)\left|\right]$其中，α_p代表沉积物样品的衰减系数，Δd为较厚和较薄样品的厚度差，|H_r(jω)|表示Y₂和Y₃的幅度谱之比，D₁和D₂分别为较薄样品和较厚样品的水‑沉积物界面透射系数。