淺地層剖面儀簡介

國內外現狀簡述

國外現狀

國外淺地層剖面儀設備從極淺水覆蓋到全海深，系列完整，功能完備。對于線性聲納體制的淺地層剖面儀設備，但面臨如下的實際問題：

1. 設備聲源張角大，空間分辨差

一般尺寸該類型設備張角大于20度，海底腳印始終較大，伴隨而來的空間分辨較差會導致地形或地層目標模糊甚至錯漏。同時大水平腳印帶來的混響增強，會影響各地層回波質量，干擾分層信息提取，從而增加淺剖數據后處理的難度。

2. 旁瓣多

受限于線性聲學理論，盡管有空間加權，濾波技術等，但線性淺剖設備的旁瓣始終是無法避免的。旁瓣結構多雜會影響底層信號判斷，導致偽分層，偽目標出現。

3. 尖銳張角要求下，尺寸龐大

當需要較深的穿透，就必然需要較低的發射頻率。低的發射頻率限定下，若想獲得尖銳張角，則必然會導致設備尺寸龐大，如Kongsberg線性SBP的優異表現是在大濕端尺寸和EM122加持下獲取的。線性淺剖龐大的設備尺寸和重量在目前適裝性的要求下不是最優選擇，這個矛盾在線性淺剖設備范疇內是不可調和的。

針對上述情況，這20年來國內外開始廣泛裝備基于非線性聲學原理的參量陣型淺地層剖面儀（典型的進口設備如Innomar公司的SES系列，Kongsberg公司的Topas系列，Teledyne公司的Atlas Parasound系列）。區別于線性聲學范疇，當發射聲波的振幅（振速）較強，聲馬赫數較大，同時結合介質的非線性強弱，會導致聲波發生畸變。實際聲場中會出現信號頻率豐富，遠不止濕端發射頻率的情況出現。從聲學理論上說，線性聲學是非線性聲學的弱聲場表現。參量陣型淺地層剖面儀使用的低頻信號是在海水介質中形成的，并非實際發射產生。示意如下：

該類型設備具備張角尖銳，幾乎無旁瓣，寬帶寬，小尺寸，可掃描覆蓋，功能拓展性強等優點，非常適用于海底掩埋物探測、海底底質高分辨識別和勘測等，同時也便于海底管線巡查、海底工程建設、沉船找尋等軍民融合多用途。

國內現狀

國內參量陣淺剖的基礎研制單位主要是中科院聲學所東海研究站，中船重工715研究所等。商業產品研發單位主要有廣州南方海洋科技有限公司，北京星天科技有限公司，上海遨菲克科技有限公司等。國產淺水參量陣型設備于近5年開始面向市場，逐步在民品市場擁有一定份額。

目前，廣州南方海洋科技有限公司推出了一體式和分體式兩種類型設備。一體式型號有SE-2和SE-3——小巧便攜，便于無人船搭載集成。

SE-2一體式淺地層剖面儀

南方SU12無人船搭載SE-2

南方SU17無人船搭載SE-2

SE-2淺剖控制軟件

SE-2實測地層剖面數據

分體式有SEP-1、相控型MPAS-100——適合中大型船舶搭載。

SEP-1 分體式淺地層剖面儀

SEP-1實測地層剖面數據

MPAS-100  相控陣式淺地層剖面儀

MPAS-100實測地層剖面數據

針對專業用戶使用習慣和需求，廣州南方海洋科技有限公司開發了“地質大師（Geo-Master）”淺剖采集后處理軟件。該軟件具備淺剖數據、RTK位置數據、姿態數據等的接入和后處理功能，為航運交通、碼頭港口建設、海洋資源開發、國防軍事等領域提供基礎數據。

“地質大師（Geo-Master）”淺剖采集后處理軟件

“地質大師（Geo-Master）”軟件導航采集界面

地質大師（Geo-Master）”軟件后處理界面

國內現狀總結