[发明专利]基于压差测量的深海底流变化观测装置

说明书

本发明涉及基于压差测量的深海底流变化观测装置，包括压差感测舱、底座、控制器、上浮体释放装置，压差感测舱与底座之间通过连接部连接，控制器设置在连接部内部，上浮体位于压差感测舱上通过释放装置收放；释放装置设置在上浮体与压差感测舱之间；压差感测舱包括静水压力舱与环境水压力舱，环境水压力舱顶部与静水压力舱连通，并通过弹簧薄片阻隔；弹簧薄片内置光纤传感器；静水压力舱始终与海水贯通，环境水压力舱始终与海底沉积层内水贯通；释放装置包括电动绞盘，电动绞盘上设置声学信号器；底座上设置土压传感器以及配重件；光纤传感器、声学信号器、土压传感器均与控制器连接；通过各传感器的反馈可以测得该位置的压差。本发明可以降低深海底流影响，更加准确的观测海底底流的变化的。

技术领域

本发明涉及海洋观测技术领域，具体涉及一种用于实现深海底流对沉积层沉积状态改变的观测装置。

背景技术

深海底流是一种常见的地质现象，其所造成的海底搬运沉积是一种比较普遍的沉积形态，深海底流沉积物常以细碎屑沉积物、火山物质或是硅质沉积为主，在沉积结构上也以常见水平微细层理为特征。底流搬运沉积对海床以及地形重构具有重大影响，结合地质钻探获得的底流沉积运动状态，更是对深海地质构造的演化过程研究具有十分重要的指导意义。通过观测海床浅表层沉积物的超孔压值动态变化过程，可以比较直观地获取海底底流搬运沉积状态。

常规获取海底浅层沉积物中超孔压值的手段是钻孔的方式埋设孔压传感器，进行长期观测。具体实施方法为，采用水下机器人，将孔隙压力传感器埋设在土层中一定位置处，并进行灌浆封孔，防止传感器与外界水环境进行接触，造成测量不准的现象。将获得的孔隙水压力值进行修正，转化为超孔隙压力值，再进一步分析，得到底流搬运沉积作用对沉积层状态的影响。

随着技术的发展革新，现有的压力传感器，大多可以实现压差测量。其中，光纤光栅传感器具有防腐蚀、不怕水等特点，对进行超孔隙水压力监测的实现提供了良好的结构基础。测量时密封的超孔压测量装置一部分贯入海床沉积物中，另一部分位于海水中，装置的连接管道连通上部海水，将静水压力引入装置内舱，作用于传感器一侧；沉积物中的孔隙水压力透过透水石作用于传感器另一侧。作用于传感器两侧的压力差值即为该位置处沉积物的超孔压值。

但是时刻变化的海底底流，会对观测点位形成冲淤，即海床面将会随着底流的作用，变高变低。埋设于浅层沉积物中的传感器便会随着海床面的变化，时而被完全埋没，时而露出海床表面，这对超孔压的测量带来很多不便，甚至会造成无法测得超孔压值的现象。目前的压力观测装置在克服环境动态变化的影响方面，仍然存在很多不足。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种可以降低深海底流影响，更加准确的观测海底底流的变化的。

本发明所采取的技术方案如下：

基于压差测量的深海底流变化观测装置，包括压差感测舱3、底座8、控制器5、上浮体4释放装置2，压差感测舱3与底座8之间通过连接部连接，所述控制器5设置在连接部内部，上浮体4位于压差感测舱3上通过释放装置2收放；释放装置2设置在上浮体4与压差感测舱3之间；所述压差感测舱3包括静水压力舱11与环境水压力舱12，所述环境水压力舱12顶部与静水压力舱连通，连通处通过弹簧薄片15阻隔；所述弹簧薄片15内置光纤传感器；所述静水压力仓11顶部通过静水压力通道1与海水贯通，静水压力通道1的进水口位于上浮体4上，所述静水压力通道1为可伸缩通道，随上浮体4的收放而伸缩；所述环境水压力舱12底部通过环境水压力通道16与海底沉积层内水贯通，在静水压力通道16入口处设有第一透水石14；所述释放装置2包括电动绞盘，所述绞盘上缠有缆绳，缆绳的末端连接在上浮体4上，所述电动绞盘上设置声学信号器；所述底座8上设置土压传感器7以及配重件17；光纤传感器、声学信号器、土压传感器7均与控制器5连接；控制器根据土压传感器的信号反馈，控制声学信号器释放信号，使电动绞盘旋转释放或回收缆绳带动上浮体4收放，同时静水压力通道1随上浮体4的收放而伸缩，保证静水压力通道的入水口始终处于海水中，整个装置稳定后，控制器5通过光纤传感器的信号可以测得该位置的压差。