[发明专利]高精度海底地热流探测设备

说明书

技术领域

本发明是一种高精度海底地热流探测设备，属于高精密光栅尺快速测量装置及其测量方法的创新技术。

背景技术

海洋地质勘测中经常需要获取海底的高精度的海底温度、地温梯度和热导率等数据，计算成为高精度大地热流数据，从而为研究海底冷泉、热液喷口等海底特殊地质体地温场的精细信息提供技术支持。

常规的海底热流探测设备（包括地温梯度探测设备和地热探针）是通过调查船和船载绞车在深海海域开展海底热流探测活动的，这种方式的海底热流原位探测工作存在着探测位置不便控制、无法精确定位等问题。随着海底探测技术的不断发展，水下机器人（ROV和HOV）越来越多应用到深海海底的各种科考和海洋工程项目之中。用海底机器人进行海底热流探测不但可以实现精确定位，又可以进行高密度采样，从而实现了解海底精细的、多参量的地温场信息目的。因而，为水下机器人量身定做相应的探测工具也是水下机器人技术发展中一项主要工作。由于本发明的探测设备处于深海海底的离线工作环境，一般使用电池作为能源供给方式，在使用一段时间后需要打开仪器仓进行电池的充电或更换，随后进行的相关水密处理，因在工作现场无法进行高压力的水密测试，极容易出现问题，导致设备使用过程中的损坏。离线工作方式带来的另一个问题是数据必须在设备回收之后才能读取分析，无法实时原位测量分析，如果采用线缆连接，设备的活动范围和使用方式受到极大限制；因为使用环境处于大洋海底，海水的压力使得线缆的接口处理非常复杂和困难；进行热导参数测量时，需要使用热脉冲冲击方式，离线方式难以控制热脉冲的产生时机，无法实现海底地热流场热导参数的原位测量；使用设备时一般通过遥控机械手或水下机器人进行操控，现有的设备没有相应的指示标志，很难判断设备是否处于垂直方向，同时数据中没有倾角信息，无法对地热流的梯度数据进行修正，不能很好地满足科研工作的要求。

发明内容

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种高精度海底地热流探测设备。本发明提高了所获取数据的有效率和精度，且能提高测量工作的效率。

本发明的技术方案是：本发明的高精度海底地热流探测设备，包括有压力保护管、电子仪器舱、透明保护罩、绝热杆、发热元件、双色LED、光敏元件、充电感应线圈、若干热敏电阻，其中压力保护管装设在电子仪器舱的一侧，绝热杆装设在压力保护管内，若干热敏电阻安装在绝热杆上，发热元件安装在绝热杆的顶端，三轴加速度传感器装设在电子仪器舱内，双色LED、光敏元件、充电感应线圈装设在电子仪器舱的外侧，且双色LED、光敏元件、充电感应线圈的外侧装设有透明保护罩，发热元件、双色LED、光敏元件、充电感应线圈、三轴加速度传感器通过导线与安装在电子仪器舱内的控制装置连接。

本发明针对深海水下机器人专用设备的一些工作特点，集成一个三轴加速度传感器，通过在设备顶端安装的双色LED指示是否处于垂直状态，并在记录多通道温度数据的同时，记录设备的倾角数据，以便在后续的数据处理分析中对地热流场梯度数据进行相关的修正，从而提高了所获取数据的有效率和精度；该LED和相应的光敏元件共同构成数据收发接口，解决数据的实时收发问题，实现对对海底温度、地温梯度和热导率等数据的实时原位测量及分析，提高数据的有效率和测量工作的效率；在LED光学窗口下安装有无线充电感应线圈，无需频繁打开仪器仓，免除了随之而来的设备的水密处理问题，改善了设备的使用方便性和可靠性；热敏电阻等距地安装在一个比压力保护管内径稍小的实心绝热杆上，实心杆上同时安装了发热丝，保证热敏电阻和发热丝均能贴近压力保护管的壁壳，从而提高系统的热工参数的一致性和响应速度；设备内部使用24位A/D数据采样，以达到高精度和快速的温度数据采样。本发明是一种能开展高精度海底地热流温度和热导参数原位测量的探测设备，可以给海洋地质勘测提供更精确和更多的地热流信息，是一种方便实用的高精度海底地热流探测设备。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明热敏电阻、发热元件的安装示意图；

图3为本发明绝热杆安装热敏电阻和发热元件的截面示意图；

图4为本发明控制装置的原理框图。

具体实施方式

实施例：