TOPAS PS 18 是船體安裝的淺地層剖面儀系統(tǒng)，具有非常高性能和適應(yīng)性。其穿透能力優(yōu)于其它水面拖曳的轟鳴器，而分辨率則相當?shù)馗摺Ｊ褂?Ricker 波和無包絡(luò)檢測，分辨率可達 0.1～0.2m。無鳴震因而在靠近反射體，尤其是在靠近海底的地方無聲掩蔽。 

TOPAS PS 18 的設(shè)計考慮了與其他回聲探測系統(tǒng)同步使用的工況，發(fā)射間隔時間可以超過 2 秒。船速較高時，水噪聲越強烈。TOPAS PS 18 可在超過 10 節(jié)的航速下獲 得高質(zhì)量的淺地層剖面數(shù)據(jù)，穿透深度可超過 200 m。

系統(tǒng)亮點 

TOPAS PS 18 是高頻寬、高聲源級，緊湊設(shè)計、具有實時處理能力的設(shè)備。 

? 船底安裝，工作水深為20m到全海洋深度 

? 窄波束、寬頻帶，具有的空間分辨率

? 無明顯的旁瓣，在惡劣環(huán)境條件下也可獲得清晰的淺地層剖面圖像 

? 穿透能力隨射程/水深線性降低 

? 操作員可根據(jù)不同的應(yīng)用需求選擇發(fā)射波形以優(yōu)化性能 

? 單脈沖（Ricker）、CW和Chirp為標準波形?？赏ㄟ^文件為用戶設(shè)計的波形提供接口 

? 無鳴震，使薄層反映清晰

? 帶有完備的接口，用于傳感器信號輸入、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)顯示和數(shù)據(jù)存儲 

? 橫搖、縱搖和升沉波束穩(wěn)定 

? 掃描波束轉(zhuǎn)向（可選） 

? 接收機陣帶有波束形成器 

? 斜率輸入功能（來自多波束系統(tǒng)）

? 主頻/諧振接收機（可選）

? 脫機后處理軟件 

? Java軟件可移植 

? Windows 或 Linux 系統(tǒng)平臺 

? 輸入/輸出和實時數(shù)據(jù)記錄到 SEG-Y 格式（rev 1） 

? 可通過局域網(wǎng)（LAN）分發(fā)的原始數(shù)據(jù)，在多個位置同時在線處理數(shù)據(jù) 

? 技術(shù)支持

主要特點

TOPAS PS 18 參量聲源淺地層剖面儀適用于高分辨率淺地層剖面和水下目標探測，工作水深為 20m 到全海深。船底安裝，具有橫搖、縱搖和升沉波束穩(wěn)定功能，這使得它成為各種精細、高分辨率調(diào)查的有效工具。由于不需拖曳作業(yè)，調(diào)查船速可以達到 15 節(jié)以上（依賴于船舶噪聲水平）。 

由于運用了電子波束轉(zhuǎn)向技術(shù)，操作員能夠控制波束在海底的入射角。因此，可以精確地位“腳印”位置，并獲得的穿透深度。此外，這項技術(shù)使得三維淺地層剖面成為現(xiàn)實。

TOPAS PS 18 淺地層剖面儀包括三個基本單元： 

? 換能器 

_{? 共 8 個模塊 128 個通道，其中每個模塊 16 個通道} 

_{? 帶連接器的專用換能器電纜，長度 20 m} 

? 發(fā)射接收單元 

_{? 開關(guān)式線性功放} 

_{? 內(nèi)置 T/R-switch ? 數(shù)據(jù)采集電路} 

? 操作員工作站 

? 19 英寸 LCD 彩色監(jiān)視器 

? 鍵盤 

? 鼠標 

? 2 GB 內(nèi)存（RAM） 

? >250 GB 硬盤（Raid 10） 

? 可讀寫 DVD 光驅(qū)

? 全套系統(tǒng)工作軟件 

? 用戶手冊（安裝、操作、維護） 

TOPAS PS 18 工作必須的信息源包括：船舶運動傳感器和 GPS。

系統(tǒng)工作原理

TOPAS PS 18 淺地層剖面儀的核心是“參量聲源”。參量聲源是利用介質(zhì)的非線性特性，使用 2 個沿同一方向傳播的高頻初始波在遠場中獲得的差頻及和頻波的聲發(fā)射裝置。參量陣聲納在高壓下同時向媒介發(fā)射兩個頻率相近的高頻聲波信號 f1 和 f2 作為主頻，聲波在介質(zhì)中傳播時由于介質(zhì)的非線性效應(yīng)而形成差頻波，在換能器的發(fā)射方向會產(chǎn)生一系列二次頻率，如 f1、f2、f1+f2、f1-f2、2f1、2f2 的聲波信號，改變 2 個主頻頻 率就可以控制差頻波的頻率。因 f1、f2 的頻率非常接近，所以差頻 f1-f2 的頻率很低，具有很強的沉積層穿透力，可以用來探測海底淺地層結(jié)構(gòu)，而反射的主頻聲波信號則用于精確的水深測量。 

TOPAS PS 18 參量聲源的主要優(yōu)點如下： 

? 差頻聲波信號與高頻時的波束角非常接近，且?guī)缀鯖]有旁瓣，因此波束指向性好，具有較高的分辨率，避免了在沉積物探測過程中由于邊界不均勻性所 帶來的干擾和信號處理的復雜性，可控的差頻聲波信號可以承載更多的沉積層信息，便于對埋入沉積層的目標進行分類識別。TOPAS PS 18 發(fā)射的兩個高頻波頻率在 18 kHz 附近，采用這兩個波的差頻作為其工作頻率。

? 由于主頻的頻率高，換能器可以制作得很小，實現(xiàn)窄波束淺地層剖面測量。 例如，工作頻率為 1 kHz 的常規(guī)換能器陣要得到 5°的波束寬度，其面積大約為 225 m2，而得到同樣波束寬度的參量陣換能器面積只需 1.4m2。TOPAS PS 18 既可以進行船舶的橫搖、縱搖和升沉補償，又可以在 80°的掃描扇區(qū)內(nèi)進行 掃描波束轉(zhuǎn)向，得到一個淺剖條帶的結(jié)果，成就了三維顯示的淺地層剖面測 量。

操作員工作站 

操作員工作站是一臺 PC 工作站，用于系統(tǒng)控制、數(shù)據(jù)采集與存儲、數(shù)據(jù)輸出和數(shù)據(jù)后處理。工作站裝有 Windows 操作系統(tǒng)，可選 Linux 操作系統(tǒng)，其它支持 JAVA 虛擬機的系統(tǒng)也可使用。工作站帶有打印機、繪圖儀接口和串行接口。數(shù)字化處理后的數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)電纜從發(fā)射接收單元送入工作站。系統(tǒng)工作軟件MMI操作界面如下圖。

操作

全部與系統(tǒng)運行相關(guān)的參數(shù)可在操作員工作站輸入，包括安裝參數(shù)，重要參數(shù)可用密碼保護。對于特殊應(yīng)用或某個操作員的系統(tǒng)設(shè)置可以存儲到硬盤，以備將來調(diào)用。在正常情況下，操作員對于系統(tǒng)的干預(yù)是有限的。然而，人工增益設(shè)置、依據(jù)延遲時間的量程設(shè)置則是需要操作員完成的。 

雖然全部系統(tǒng)運行參數(shù)具有很寬的選擇范圍，但是工作經(jīng)驗和實際應(yīng)用需求會使操作員很大程度地簡化選擇過程。工作軟件提供了兩組缺省設(shè)置，可以從設(shè)置菜單（set-up）中調(diào)用。其中，一組參數(shù)用于高分辨率測量（單脈沖 Ricker 波），而另一組參數(shù)則是用于高穿透能力測量（chirp）。 

實時數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、輸入聲源級、處理結(jié)果、船舶姿態(tài)數(shù)據(jù)和相關(guān)信號強度等信 息可以顯示在彩色 LCD 監(jiān)視器上。測量結(jié)果可以記錄到硬盤，包括：發(fā)射接收單元數(shù)字化處理的數(shù)據(jù)、波束指向角、船舶姿態(tài)數(shù)據(jù)、位置、時間、日期和后處理需要的全部系統(tǒng)工作參數(shù)。數(shù)據(jù)格式根據(jù)后處理需要進行定制的。

發(fā)射性能 

初級頻率： 15～21 kHz 

初級波束角： 4° 

初級聲源級（）： 243 dB re µ Pa@1 m 

次級頻率： 0.5~6.0 kHz 

次級波束角： ＜5.5° 

次級聲源級： 185~208 dB re µ Pa@1 m 

旁瓣： 無 

三維掃描扇面（選件）： 80°（+/-40°），1°步長

輸出通道： 128 個 

輸出電功率： ＞32 kVA

發(fā)射間隔： 0.2～15 s

接收性能 

接收靈敏度： -165 dB re 1V/µ Pa 

增益設(shè)置： 0～72 dB，步長 6 dB 

帶通濾波： 10～100 kHz 

采樣率： 333kHz 

數(shù)字分辨率： 16 bits 

接收通道：（） 3

接口 

串行接口 UDP、TCP 或 RS232/ RS422/RS485 參數(shù)： 

? 導航：NMEA 0183 GLL/GGA 

? 航速、水深、傾斜、艏向：NMEA 0183 VTG/HDT

? 時間：NEMA 0183 ZDA

? 運動傳感器（橫搖、縱搖、升沉）：EM 3000 

? 通用數(shù)據(jù)輸出 數(shù)字接口：

? 物理指標 

? 外觸發(fā)輸入 

? 觸發(fā)器輸出 

? Blanking 輸入

? Blanking 輸出

? 發(fā)射輸出 

其它接口：

? 模擬接口

? 以太網(wǎng)口

? USB

換能器陣 

尺寸：W1142×D1140×H260 mm 

重量：~500 kg

發(fā)射接收單元機柜

尺寸：W600×D756×H1188 mm 

重量：~150 kg 

工作溫度： 0~40℃ 

儲存溫度： -25~80℃ 

相對濕度： 0~95%，無冷凝 

電源： 230VAC，＜3000 W，50/60Hz

操作員工作站 

尺寸：依據(jù)工作站的選擇 

重量：20~40 kg 

工作溫度： 0~40℃ 

儲存溫度： -40~75℃ 

相對濕度： 0~95%，無冷凝 

電源： 230VAC，＜500W，50/60Hz