公私合作可以改变海底成像
伙伴关系
VIMS海岸流体动力学和泥沙动力学佳博体育的成员。来自L: Carl Friedrichs教授，Paul Panetta副教授，研究生Lindsey Kraatz， Kelsey Fall和Grace Cartwright。礼貌的照片
这项工作是VIMS行业合作伙伴关系的一部分，由应用研究协会的Paul Panetta博士与Carl Friedrichs教授、佳博体育经理兼博士生Grace Cartwright、博士生Lindsey Kraatz以及VIMS物理科学系的其他成员组成。
他们的目标是用声纳探测覆盖在切萨皮克湾底部的泥土和沙子的顶部几英寸。了解这些表层沉积物的粒度和内部结构是预测它们在受到潮汐、波浪和其他水流影响时是会被侵蚀还是保持原状的关键。
容易被侵蚀的沉积物会导致海洋污染物的扩散，其中许多污染物往往会积聚在海底泥浆中。被侵蚀的沉积物也会使水变得浑浊，使阳光无法照射到海草和其他海洋植物。海草床的阴影降低了它们为蓝蟹和其他海洋动物的幼崽提供庇护和营养的能力。
声纳装置通过发射声波和记录回声来探测和成像物体。高频声波，就像那些用于制作超声波的声波，对准父母来说非常熟悉，提供了非常精细的细节，但不能深入到被成像的材料中。低频声波，如石油勘探中使用的声波，表现出相反的行为——它们只能提供粗略的细节，但可以穿透数英里的岩石或水。
要对海底最上面几英寸的地方进行成像，需要一种能在这两个极端之间工作的仪器——要有足够的能量来穿透水和沉积物，还要有足够的细节来辨别细微的颗粒大小差异，这些差异决定了小规模的分层。
虽然海洋研究中使用的一些声纳单元使用的频率适合这些标准，但它们通常是为特定目的而设计的，因此修改它们以探测海底内部是很困难的。声波多普勒测速仪就是一个例子。ADVs可以测量水下水流的速度（和方向），精确到每秒0.1厘米——但它的设计不能利用其他声学信息，比如混响声波中的反向散射和衰减。
因此，帕内塔采取了一种混合的方法，将大多数海洋声纳设备的通用部件（发送和接收超声波脉冲的“换能器”）安装到一个通常用于测试天然气管道和其他金属结构的裂缝和腐蚀的高科技仪器上。
他说，这种仪器——一种大功率超声波脉冲发生器/接收器——比典型的现成声纳装置适应性强得多。帕内塔说：“它为信号的各种后处理和分析打开了大门，包括频率、幅度和时间。”
帕内塔说，使用ADV和改进的超声波脉冲发生器/接收器来观察沉积物的区别就像“开车沿街记录门牌号——103、105、107，或者开车沿街行驶但停下来查看每栋房子”之间的区别。
帕内塔说：“ADV给你一个单一的数字，用来确定当前的速度和水柱中沉积物的浓度。”“超声波脉冲发生器/接收器为您提供原始超声波信号，并允许您检查所有背景信息，包括-我们希望-海底沉积物顶部5至10厘米的颗粒大小和结构。”
这对Friedrichs、Cartwright和Kraatz来说是个好消息，他们期待着进一步了解沉积物在水中和海底的行为。
卡特赖特说：“到目前为止，我们只能看到暂停的情况。”“现在我们希望我们能把保罗所知道的和他的新仪器的数据结合起来，也能看到床的顶部几厘米。”
该团队计划在接下来的几个月里继续在佳博体育和现场测试他们的仪器。帕内塔估计他们的研究可以在未来几年内进入市场。
