4 聲學技術 2009 年
Pace[11] 、盧博[12,13] 等)通過實驗和理論分析找尋聲速
或者聲衰減與沉積物物理性質的關系，以此判別及
區(qū)分沉積物。對于物質成分不同、物理性質各異的
沉積物，其存在固有頻譜特征，當聲波產生的機械
振動通過沉積物時，引起沉積物對聲波選擇性的濾
波，因此必然產生獨特的頻譜特征。沉積物在溫度
變化時發(fā)生的頻移現(xiàn)象就是一個例證。
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
砂質黏土和砂兩類沉積物的頻譜特征，砂存在高低
兩個頻譜特征區(qū)，粉砂質黏土的高頻特征不明顯。
在低頻區(qū)，粉砂質黏土的頻帶寬且存在兩個主頻，
砂的頻帶窄而且只有一個主頻。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
圖7 13 ℃時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
突出。
7 結論與探討
海底沉積物基于不同的沉積歷史和外部環(huán)境
條件產生了復雜的狀態(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
技術可以應用在海底沉積物聲學測量的全過程中：
檢驗聲學測量儀器性能、判斷測量數據的準確性、
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
質微觀結構上開展理論研究去說明并證明，這一點
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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海底沉積物聲學測量中頻譜分析方法應用研究 另存為下載 文章應用本所DB系列
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