一种基于DAS的海洋光声断层成像方法及系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114964361A(43)申请公布日2022.08.30(21)申请号202210465484.1(22)申请日2022.04.26(71)申请人南京大学地址210023江苏省南京市栖霞区仙林大道163号申请人南京大学深圳研究院(72)发明人张益昕万一鸣张旭苹熊菲陈晓红张驰王顺王峰(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200专利代理师刘莎(51)Int.Cl.G01D21/02(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种基于DAS的海洋光声断层成像方法及系统(57)摘要本发明公开了一种基于DAS的海洋光声断层成像方法及系统，该系统包括：激光器、飞行器、特种光缆、深度可控浮筒、DAS以及图像重构模块。其中飞行器装载的激光器产生脉冲激光，照射在设定的海洋区域，在光声效应的作用下转换成的超声波；特种光缆围绕设定海洋区域，深度可控浮筒设置在特种光缆上，控制特种光缆的入水深度；DAS与特种光缆连接，通过特种光缆接收超声信息；图像重构模块根据DAS处理后的超声波信息重构出特种光缆所围海洋区域的断层图像。本发明通过光声断层成像技术获得海洋中盐分、温度和生物群情况，具有全三维、高精度的优点，此外本发明采用DAS系统探测产生的超声波，具有探测范围广、连续测量无盲区、灵敏度高、响应速度快的优点。CN114964361ACN114964361A权利要求书1/1页1.一种基于DAS的海洋光声断层成像系统，其特征在于，所述基于分布式声波传感器DAS的海洋光声断层成像系统包括：激光器、飞行器、特种光缆、深度可控浮筒、DAS以及图像重构模块；所述激光器产生脉冲激光，经空气传播后照射在设定的海洋区域，在光声效应的作用下产生超声波；所述飞行器用于装载激光器；所述特种光缆围绕设定海洋区域；所述深度可控浮筒设置在DAS中的特种光缆上，控制特种光缆的入水深度；所述DAS包括特种光缆连接，通过特种光缆接收超声波信息；所述图像重构模块根据DAS处理后的超声波信息重构出特种光缆所围海洋区域的断层图像。2.根据权利要求1所述的一种基于DAS的海洋光声断层成像系统，其特征在于，所述激光器为Nd:YAG激光器，波长890nm，单脉冲能量为50J。3.根据权利要求1所述的一种基于DAS的海洋光声断层成像系统，其特征在于，所述飞行器为运20运输机，最大载重量66吨。4.根据权利要求1所述的一种基于DAS的海洋光声断层成像系统，其特征在于，所述特种光缆密度与海水密度一致，特种光缆长度为60km。5.根据权利要求1所述的一种基于DAS的海洋光声断层成像系统，其特征在于，所述深度可控浮筒密度与海水密度一致，装配有动力装置以控制深度可控浮筒的入水深度。6.根据权利要求1所述的一种基于DAS的海洋光声断层成像系统，其特征在于，相邻深度可控浮筒之间的特种光缆弧垂长度不超过相邻深度可控浮筒之间特种光缆长度的5％。7.根据权利要求1所述的一种基于DAS的海洋光声断层成像系统，其特征在于，所述DAS为Ada‑5000系列分布式光纤微扰动监测仪，空间分辨率10m，空间定位精度5m，最高测量频率为50kHz。8.一种基于DAS的海洋光声断层成像方法，其特征在于，基于如权利要求1至7中任一所述基于DAS的海洋光声断层成像系统进行成像，所述断层成像方法具体步骤包括：步骤一、激光器产生的脉冲激光与DAS进行授时同步，脉冲激光经空气传播照射在特种光缆围绕的设定海洋区域，在光声效应的作用下产生超声波；步骤二、超声波通过特种光缆传递到DAS，DAS根据接收到的超声波进行处理后得到特种光缆上任一位置的超声波信息；步骤三、根据特种光缆上任一位置的超声波信息，结合图像重构算法重构出特种光缆所围海洋区域的断层图像。9.根据权利要求8所述的一种基于DAS的海洋光声断层成像方法，其特征在于，所述图像重构算法为拉东变换算法。10.一种基于DAS的海洋光声立体成像方法，其特征在于，通过调整深度可控浮筒，控制特种光缆的入水深度，采用如权利要求8或9所述的基于DAS的海洋光声断层成像方法，获得不同深度海洋区域的断层图像，进而获得设定海洋区域的立体光声图像。2CN114964361A说明书1/3页一种基于DAS的海洋光声断层成像方法及系统技术领域[0001]本发明属于光纤传感和光声断层成像技术领域，尤其涉及一种基于DAS的海洋光声断层成像方法及系统。背景技术[0002]海洋监测技术作为海洋科学的重要组成部分,在维护海洋权益、开发海洋资源、预警海洋灾害等方面起着十分重要的作用，长期以来,国际海洋科学组织和海洋强国一直都非常重视海洋环境监测技术的研究。在海洋动力环境要素中,海水温度、盐度、深度及生物群密度是最基础的海洋环境信息，也是海洋