基于声学的海洋热液/冷泉探测技术研究

发布时间：2024-03-25 06:03

　　海洋热液/冷泉探测是目前国际前沿研究热点，其共同物理特征就是喷口有气泡群冒出，本文通过对水下气泡探测实现对热液/冷泉的探测。水下气泡作为典型的散射体，在研究过程中通常将散射体等效成一个反射单元。本文提出从单散射到多散射，从刚性物体（空心铝球）到柔性物体（含不同气体成分的气球）的研究思路，研究水-气体之间的刚性、柔性介面及水下气泡对声波的反射及散射特性。同时，在设计并搭建海洋热液/冷泉声学探测平台的基础上，对水下目标探测、测距及形状识别、测向定位、水下气泡流量探测以及成像等5项关键技术进行了理论和实验研究，为最终实现大洋探测提供理论基础及技术支持。 本文各章节内容安排如下： 第一章，论述了课题的研究背景及意义；说明了课题的来源；综述了海洋热液/冷泉探测技术及声学探测技术国内外研究现状及发展；简述了本文的研究思路及内容；重点提出了海洋热液/冷泉声学探测所涉及的5项关键技术。 第二章，简述了热液/冷泉的形成机理及物理化学特性；介绍并分析了相关水声探测知识；总结了水下气泡作为典型散射体的声学特性及散射特性；运用MATLAB软件编程完成了球体目标散射声场的数值模拟，为之后的实验设计及数据分析奠定...

【文章页数】：109 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1台湾龟山岛热液喷口

征在于冷泉上方大量气泡形成的气泡羽柱或气泡幕，冷泉气体成分以CH4和CO2为主[5]，如图1.1、图1.2所示，该现象给海洋热液/冷泉的探测提供了新的思路。综上，海洋热液和冷泉含有丰富的矿产资源，给人类带来了巨大的经济价值和理论研究意义；同时，通过研究其组成，对寻找类似....

图1.2冷泉气泡幕

征在于冷泉上方大量气泡形成的气泡羽柱或气泡幕，冷泉气体成分以CH4和CO2为主[5]，如图1.1、图1.2所示，该现象给海洋热液/冷泉的探测提供了新的思路。综上，海洋热液和冷泉含有丰富的矿产资源，给人类带来了巨大的经济价值和理论研究意义；同时，通过研究其组成，对寻找类似....

图2.1海洋热液形态及成分

所含成分会产生相对变化，待喷出沉积物表层后，热液流体的主要产物即为热液烟囱，其成分包含热液硫化物、热液硅酸盐及氢主要包括H2S、CH4和CO2等。热液烟囱按成分主要分为黑烟囱和金属硫化物组成，由重晶石和二氧化硅组成；按形状又分为球状烟等[36]。从声学特征来，热液是气泡和颗粒....

图2.2平面波垂直入射时的反射与透射图

图2.2平面波垂直入射时的反射与透射图图2.3斜入射平面声波的反射与折射平面声波斜入射时的反射与折射2.3所示，当平面声波（声压为Pi）倾斜地从媒质1入射到分界面上时，（声压Pr）与入射声波方向对称地反射回媒质1，另一部分声波沿非入射2，入射角等于反射角，折....

本文编号：3938644