4 声学技术 2009 年

Pace[11] 、卢博[12,13] 等)通过实验和理论分析找寻声速
或者声衰减与沉积物物理性质的关系，以此判别及
区分沉积物。对于物质成分不同、物理性质各异的
沉积物，其存在固有频谱特征，当声波产生的机械
振动通过沉积物时，引起沉积物对声波选择性的滤
波，因此必然产生独特的频谱特征。沉积物在温度
变化时发生的频移现象就是一个例证。

制备原状样品与人工样品[12] ，原状样品是南海
海域采集的浅表层沉积物分装样品，人工样品是原
状样的重塑样品。人工样品和原状样品相比，存在
着高频特征区(如图7 所示)，在温度升高过程中，
原状样35.156kHz 主频幅值起初大于37.109kHz，
后来以37.109kHz 为主，而人工样37.109kHz 一直
占主要频率，又出现了39.105kHz 主频。图8 为粉
砂质黏土和砂两类沉积物的频谱特征，砂存在高低
两个频谱特征区，粉砂质黏土的高频特征不明显。
在低频区，粉砂质黏土的频带宽且存在两个主频，
砂的频带窄而且只有一个主频。两类沉积物相比，
砂颗粒大，颗粒尺寸分布范围宽，粘性小于粉砂质

图7 13 ℃时人工样品与原状样品的频谱特征
Fig.7 Spectrum characteristics of artificial and original
samples at 13℃
图8 粉砂质黏土和砂的频谱特征
Fig.8 Spectrum characteristics of sand and silty clay
黏土，声波绕射和散射大，能量损失大，高频振动
突出。

7 结论与探讨

海底沉积物基于不同的沉积历史和外部环境
条件产生了复杂的状态特征[14](温度、压力变化等)，
而且在颗粒形态上主要是以黏土、粉砂和砂存在，
混合比例不同而形成了海底沉积物类型的多样性，
因此对海底沉积物进行分类，以声速和声衰减量为
参量，增加幅频特征，能够更为准确、更为有效地
区分和辨别沉积物类型。以上研究表明，频谱分析
技术可以应用在海底沉积物声学测量的全过程中：
检验声学测量仪器性能、判断测量数据的准确性、
分析温度频漂特性和区分沉积物类型等。

频谱分析中发现的许多规律性现象需要从物
质微观结构上开展理论研究去说明并证明，这一点
还有待于深入的研究[15] 。压力变化对沉积物频谱的
影响研究也是一个有待于展开的方面。

多功能声波检测仪

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