PARASOUND P70浅地层剖面测量系统

海洋浅地层剖面探测技术是一种基于声学探测原理，走航式连续探测海底浅部地层构造的地球物理勘探方法。其主要特点是探测记录海底浅地层组织结构，以垂直纵向剖面图形反映浅地层组织结构，而且具有良好的分辨率，能够高效率探测海域的海底浅地层组织结构。

参量阵浅地层剖面仪在高电压的驱动下，同时向海底发射两个频率接近的高频声学脉冲信号（F1、F2，F1＞F2）作为主频，当两个声学脉冲信号在水体中传播时，就会产生一系列的二次频率。其中F1高频用来探测水深，（F1＋F2）可以用来记录水体中的信息。由于F1、F2非常接近，因此（F1－F2）频率较低，一般在几千Hz，主要用于穿透海底沉积物，探测海底沉积物构造。而且可以保持高频声学脉冲信号的波束角不变，相比与Chirp型浅地层剖面仪具有更高的分辨率，更适合于深水中作业。

海底浅地层剖面仪的主要应用领域为：①海底石油及矿物勘探；②海洋地质、地貌调查研究；③海洋工程勘察；④海底环境调查等等。

     PARASOUND P70系统连接图

Teledyne ATLAS PARASOUND是Teledyne RESON公司新一代船底安装参量阵浅地层剖面仪，提供快速高分辨率的底层和水柱分析，具有极高的成本效率，这也是船体安装系统特有的优势。通过PARASOUND，从10m直至整个海洋深度的水柱和海底构造可以直接被探测。系统最大穿透海底浅部地层深度在200m以上，测量数据每个通道初始采样率为98kHz。

PARASOUND利用参量效应通过发射两个高频率的初始信号来产生一个低频率的二次信号。作为初始信号，PARASOUND使用一个可调节的信号频率在18.0kHZ和33kHZ之间，第二个初始信号可调节频率在18.5kHz和39kHz之间。第一主信号同时用来触发参量效应来提供高分辨率的地层剖面，实现11000m的最大深度范围，高频信息另外也作为一个全海洋深度的常规测深仪提供水深信息。

参量二次信号包含初始原信号的高空间分辨率优点以最大化测量精确度，而且低频信息在超过200m的最大沉积物剖面深度上有着优越的声学表现。得益于超窄的波束角，及非常高的数据采样率和每个通道24位A/D量化，PARASOUND的数据同时具有超高的空间、频谱和振幅分辨率，数据采集也可以有效和便利地完成。

PARASOUND是船体安装系统，所有的调查工作可以很容易的在甲板上实施。一般和最大航速调查（最大工作航速15节）远远超过那些在遥控潜水器ROV/AUV（2～3节）和拖鱼上（4～6节）上的浅地层剖面仪，在5级海况下都可正常作业。具体技术指标如下：

⒈ 深度范围：10～11000m

⒉ 频率参数：0.5kHz～6.0kHz。

⒊ 最大发射功率：70kw

⒋ PHF最大发射声源级：245dB

⒌ 沉积物穿透性能：＞200m

⒍ 量程分辨率：6.0cm

⒎ 波束宽度：在18kHz频率下为4.5°×5.0°

⒏ 沉积层分辨率：＜15cm

⒐ 测深精度：优于最大值（0.2m±0.2%h,h为实测深度）

⒑ 其他：巴克码脉冲，线性调频；用户自定义脉冲波形；附加多波束功能和不同的多脉冲算法；等距多Ping操作，提高波束脚印沿航迹水平分辨率；数据采集、处理和可视化软件Teledyne PARASTORE，可输出SEG-Y格式数据。

PARASOUND P70能够产生超窄波束，使得沉积物和水柱数据有着极高的数据分辨率。为达这个目的，P70采用33kHZ～39kHZ的PHF频率替代其他厂家的15kHZ～21kHZ。

这种方法产生的波束参数窄至2.2°×2.5°。

输出功率是浅剖仪系统整体性能中的重要特性，一般制造商使用的最大脉冲发射功率都在32KW范围内，而PARASOUND P70提供他们两倍的功率。采用此功率结合非常低的二次频率参数（列如3.5kHZ），能够向海底穿透到200m甚至更多。国内已有单位在中国南海约3800m深度记录到超过200m穿透的数据。

对于像搜索自然资源（例如天然气水合物）这样的应用，水体信息的记录对水体剖析、水深制图和海底声学分类有着重要的补充。在过去，对天然气水合物产生的气柱记录是不可能从水体一直到海底整个完整记录下来并精确定位的。第三代Parasound特别为这项任务设计，而且德国科学界已经在水体分析中取得了优越的记录，用完美的数据证明了它的适用性。到目前为止还未见其它船体安装浅剖仪的水体记录出现，它是目前海洋地质学中同时结合高沉积物分辨率和水体分析的唯一工具。

ParaSound384个换能器阵元以三个一组配备了128个梯级通道，从而使发射和接收波束能够被各自处理来达到发射和接收波束形成。而且动态波束聚焦功能被应用于接收波束，并且产生的参量波束在33kHz可达到2.2°×2.5°窄波束。

广州海洋地调查局（GMGS）从2010年开始就使用PARASOUND

为了获得最好的数据精度和最高的沉积层分辨率，传输和接收的波束会对船舶的横摇、俯仰和偏航运动方面进行全面运动补偿。主要做法是：①发射波束(PHF和PLF)在船舶的横摇和俯仰运动方面进行全面运动补偿；②不同频率带的接收波束(PHF、SLF/PLF和SHF)在船舶的横摇、俯仰和升沉运动方面进行全面运动补偿。

通过上述方法，PARASOUND可在以下范围提供全面运动补偿：

①横摇：±15°稳定；

②俯仰：±10°稳定；

③偏航：±10°稳定；

    ④升沉：小于±5m修正。

 德国RV SONNE在高海况状态下，船体安装PARASOUNDP70仍然在运行

在单脉冲模式中，在每个时间每个点水柱中只有一个脉冲。当先前的脉冲回声被完全接收时，一个新的脉冲会自动发射。在脉冲串模式中，连续几个脉冲被发送出去。高达16个脉冲可以被发射（在行船中），垂直分离，这样就可以实现高回声返回率。脉冲串模式特别适合在深海区域，在深海区域一个单脉冲返回行程持续时间高达几秒，这样提高了剖面或沉积物调查的水平分辨率。PARASOUND提供四个特定的关于发射脉冲时间的传输序列模式：

①传输请求模式；

②单脉冲模式；

③脉冲串模式(标准的多Ping模式)；

④等距多Ping模式。

等距多Ping模式是实施在PARASOUND中最先进和最精密的模式。在这个模式下，用户可以自定义一个需要的发射脉冲的时间间隔。基于当前水深，PARASOUND自动的计算在脉冲之间的时间间隔，大致与所需要的时间间隔相等，而且保证脉冲只在没有接收到沉积物回波数据的时间内发射。

使用等距多Ping和没有使用多Ping的比较。在等距多Ping模式下，分辨率提高，垂直结构变得可视化