浅地层剖面仪简介

国内外现状简述

国外现状

国外浅地层剖面仪设备从极浅水覆盖到全海深，系列完整，功能完备。对于线性声纳体制的浅地层剖面仪设备，但面临如下的实际问题：

1. 设备声源张角大，空间分辨差

一般尺寸该类型设备张角大于20度，海底脚印始终较大，伴随而来的空间分辨较差会导致地形或地层目标模糊甚至错漏。同时大水平脚印带来的混响增强，会影响各地层回波质量，干扰分层信息提取，从而增加浅剖数据后处理的难度。

2. 旁瓣多

受限于线性声学理论，尽管有空间加权，滤波技术等，但线性浅剖设备的旁瓣始终是无法避免的。旁瓣结构多杂会影响底层信号判断，导致伪分层，伪目标出现。

3. 尖锐张角要求下，尺寸庞大

当需要较深的穿透，就必然需要较低的发射频率。低的发射频率限定下，若想获得尖锐张角，则必然会导致设备尺寸庞大，如Kongsberg线性SBP的优异表现是在大湿端尺寸和EM122加持下获取的。线性浅剖庞大的设备尺寸和重量在目前适装性的要求下不是最优选择，这个矛盾在线性浅剖设备范畴内是不可调和的。

针对上述情况，这20年来国内外开始广泛装备基于非线性声学原理的参量阵型浅地层剖面仪（典型的进口设备如Innomar公司的SES系列，Kongsberg公司的Topas系列，Teledyne公司的Atlas Parasound系列）。区别于线性声学范畴，当发射声波的振幅（振速）较强，声马赫数较大，同时结合介质的非线性强弱，会导致声波发生畸变。实际声场中会出现信号频率丰富，远不止湿端发射频率的情况出现。从声学理论上说，线性声学是非线性声学的弱声场表现。参量阵型浅地层剖面仪使用的低频信号是在海水介质中形成的，并非实际发射产生。示意如下：

该类型设备具备张角尖锐，几乎无旁瓣，宽带宽，小尺寸，可扫描覆盖，功能拓展性强等优点，非常适用于海底掩埋物探测、海底底质高分辨识别和勘测等，同时也便于海底管线巡查、海底工程建设、沉船找寻等军民融合多用途。

国内现状

国内参量阵浅剖的基础研制单位主要是中科院声学所东海研究站，中船重工715研究所等。商业产品研发单位主要有广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。国产浅水参量阵型设备于近5年开始面向市场，逐步在民品市场拥有一定份额。

目前，广州南方海洋科技有限公司推出了一体式和分体式两种类型设备。一体式型号有SE-2和SE-3——小巧便携，便于无人船搭载集成。

SE-2一体式浅地层剖面仪

南方SU12无人船搭载SE-2

南方SU17无人船搭载SE-2

SE-2浅剖控制软件

SE-2实测地层剖面数据

分体式有SEP-1、相控型MPAS-100——适合中大型船舶搭载。

SEP-1 分体式浅地层剖面仪

SEP-1实测地层剖面数据

MPAS-100  相控阵式浅地层剖面仪

MPAS-100实测地层剖面数据

针对专业用户使用习惯和需求，广州南方海洋科技有限公司开发了“地质大师（Geo-Master）”浅剖采集后处理软件。该软件具备浅剖数据、RTK位置数据、姿态数据等的接入和后处理功能，为航运交通、码头港口建设、海洋资源开发、国防军事等领域提供基础数据。

“地质大师（Geo-Master）”浅剖采集后处理软件

“地质大师（Geo-Master）”软件导航采集界面

地质大师（Geo-Master）”软件后处理界面

国内现状总结