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4 聲學(xué)技術(shù) 2009 年

Pace[11] 、盧博[12,13] 等)通過實(shí)驗(yàn)和理論分析找尋聲速
或者聲衰減與沉積物物理性質(zhì)的關(guān)系，以此判別及
區(qū)分沉積物。對于物質(zhì)成分不同、物理性質(zhì)各異的
沉積物，其存在固有頻譜特征，當(dāng)聲波產(chǎn)生的機(jī)械
振動(dòng)通過沉積物時(shí)，引起沉積物對聲波選擇性的濾
波，因此必然產(chǎn)生獨(dú)特的頻譜特征。沉積物在溫度
變化時(shí)發(fā)生的頻移現(xiàn)象就是一個(gè)例證。

制備原狀樣品與人工樣品[12] ，原狀樣品是南海
海域采集的淺表層沉積物分裝樣品，人工樣品是原
狀樣的重塑樣品。人工樣品和原狀樣品相比，存在
著高頻特征區(qū)(如圖7 所示)，在溫度升高過程中，
原狀樣35.156kHz 主頻幅值起初大于37.109kHz，
后來以37.109kHz 為主，而人工樣37.109kHz 一直
占主要頻率，又出現(xiàn)了39.105kHz 主頻。圖8 為粉
砂質(zhì)黏土和砂兩類沉積物的頻譜特征，砂存在高低
兩個(gè)頻譜特征區(qū)，粉砂質(zhì)黏土的高頻特征不明顯。
在低頻區(qū)，粉砂質(zhì)黏土的頻帶寬且存在兩個(gè)主頻，
砂的頻帶窄而且只有一個(gè)主頻。兩類沉積物相比，
砂顆粒大，顆粒尺寸分布范圍寬，粘性小于粉砂質(zhì)

圖7 13 ℃時(shí)人工樣品與原狀樣品的頻譜特征
Fig.7 Spectrum characteristics of artificial and original
samples at 13℃
圖8 粉砂質(zhì)黏土和砂的頻譜特征
Fig.8 Spectrum characteristics of sand and silty clay
黏土，聲波繞射和散射大，能量損失大，高頻振動(dòng)
突出。

7 結(jié)論與探討

海底沉積物基于不同的沉積歷史和外部環(huán)境
條件產(chǎn)生了復(fù)雜的狀態(tài)特征[14](溫度、壓力變化等)，
而且在顆粒形態(tài)上主要是以黏土、粉砂和砂存在，
混合比例不同而形成了海底沉積物類型的多樣性，
因此對海底沉積物進(jìn)行分類，以聲速和聲衰減量為
參量，增加幅頻特征，能夠更為準(zhǔn)確、更為有效地
區(qū)分和辨別沉積物類型。以上研究表明，頻譜分析
技術(shù)可以應(yīng)用在海底沉積物聲學(xué)測量的全過程中：
檢驗(yàn)聲學(xué)測量儀器性能、判斷測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、
分析溫度頻漂特性和區(qū)分沉積物類型等。

頻譜分析中發(fā)現(xiàn)的許多規(guī)律性現(xiàn)象需要從物
質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)上開展理論研究去說明并證明，這一點(diǎn)
還有待于深入的研究[15] 。壓力變化對沉積物頻譜的
影響研究也是一個(gè)有待于展開的方面。

多功能聲波檢測儀

DB-4D型

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海底沉積物聲學(xué)測量中頻譜分析方法應(yīng)用研究　另存為下載　文章應(yīng)用本所DB系列