谢晋兴 张永亮 江 敏 江 彪 郑江龙 刘 丹 王宜志 黄逸凡*

1(中国科学院深圳先进技术研究院 先进材料科学与工程研究所 深圳 518055)2(南方科技大学 海底地震仪设备与技术工程实验室 深圳 518055)

1 引 言

水声是水下信息传播最有效的媒介，因此发展水声传感及探测技术是认识海洋的必然手段。水下声源的不同工作频段在水下探测方面存在较大差异，其核心部件——发射换能器在水声探测系统中至关重要。以海底探测为例，侧扫声呐的工作频段一般在数百 kHz，多波束声呐主要工作在数十 Hz，两者都用于海底地形地貌测量，可以得到分辨率很高的精细海底图像，但无法得到海底以下的信息，主要原因是高频声信号在海底沉积物中吸收衰减很快[1]。浅剖声呐工作频段相对较低，一般在数 kHz 左右，可以穿透数米左右的海底地层，得到最高分辨率在 20 cm 左右的地层剖面[2]。参量阵声源也可以获取类似的地层信息，但不同于线性声源，参量阵产生数十 kHz 左右的双频信号，利用远场非线性作用得到数 kHz 的差频信号[3]。浅剖和参量阵声呐主要用于海底浅层埋藏物探测。如果要获取更深的海底地层信息，那么需要使用频率更低的声源，如电火花声源(Sparker)、电磁脉冲声源(Boomer)等。Sparker 和 Boomer 产生的是高功率脉冲波(又称地震子波)，主频一般在数百至数千 Hz 左右，结合单道或多道接收系统进行地震勘探，可以获得最高分辨率 1 m 左右、穿透深度达到数十米至数百米的地层剖面，因此在工程地质调查、海底浅层资源调查方面应用广泛[4]。……