[发明专利]深海海底边界层动态观测装置和方法

说明书

本发明公开了一种深海海底边界层动态观测装置和方法，所述观测装置包括触底开关和探杆，所属触底开关包括挂钩、引航重锤、触发缆、铠装电缆、触底控制器、触发接收器和驱动单元，所述探杆包括有顶舱和杆体，所述顶舱上形成有耐腐蚀金属导流叶片和吊环；所述杆体上部呈圆柱状、下部呈圆锥状，在交接处设置有高强度格栅挡片，杆体上形成有若干个电极序列。其方法包括：室内校正仪器，利用辅助船定位及布放观测装置，根据前期设计和触底开关控制，使探杆一部分插入海床，周期性测量并校正，可获得海底边界层变化过程。本发明结构简单、操作方便、工作可靠，能够适应深海高压环境，对海床界面上下一定深度范围进行观测记录，并可监测海床高程变化。

技术领域

本发明属于海洋测量技术领域，具体地说，是涉及深海海底边界层动态观测装置和方法。

背景技术

海底边界层的范围是指海床界面上下一定范围内，水动力与海床相互作用的区域，该区域既包含受扰动的水流又包括海床以下受到扰动的沉积层。海底边界层内频繁发生着动力过程，是实现海床与海水物质交换的重要途径。海底边界层动态变化对于深海动力作用下，沉积物侵蚀悬浮和深海沉积演化过程意义重大。

海底边界层的观测手段主要是：现场常规水体采样抽滤、光学后向散射技术、现场激光粒度仪和声学技术。目前的技术仅可以观测海床面以上或海床面的变化信息，海床界面上下全部观测需要多种仪器、多种测量方法综合观测，不仅操作复杂、花费巨大，而且各技术之间需要复杂的统一校正。目前急需一种应用于深海海底，既可以观测海床内部又可以观测海水变化的仪器。本发明将填补这一空缺，推动我国深海海底边界层的动态观测的进步。

发明内容

本发明的目的在于提供一种深海海底边界层动态观测装置和方法，以实现深海海底边界层的原位同步观测，既包括海床表层沉积物，又包括近底水体内部悬浮物的电位值变化。

本发明所采用的技术解决方案是

一种深海海底边界层动态观测装置和方法，其特征在于，所述观测装置包括有触底开关和探杆，所属触底开关包括挂钩、引航重锤、触发缆、铠装电缆、智能控制器、触发接收器和驱动单元，智能控制器通过输入电路与触发接收器相连，触发接收器与触发缆相连，智能接收器通过输出电路与驱动单元相连。所述探杆包括有顶舱和杆体，所述杆体与所述顶舱连接，所述顶舱的主处理器通过铠装电缆与触底开关的智能控制器相连。所述顶舱为耐腐蚀性金属制成，顶舱上形成有耐腐蚀金属导流叶片和吊环，顶舱内形成有内置电源、主处理器、存储器、数据采集电路、传感电路、加速度传感器和姿态传感器，所述内置电源为主处理器、数据采集电路、及所述传感电路供电，所述主处理器分别与所述数据采集电路和传感电路连接，所述传感电路与加速度传感器和姿态传感器连接。

所述引航重锤触底后，触发接收器通过触发缆得到信号，并通过输入电路传递给智能控制器，智能控制器通过输出电路启动驱动单元释放探杆，同时向探杆主处理器发射信号。

所述杆体上形成有若干电极序列，所述电极序列以与外界相通的形式安装在所述杆体上，所述电极序列通过位于所述杆体内的导线与数据采集电路连接，任意四个相邻的所述电极形成一个电极组，中间两个为测量电极，两端为供电电极。所述主处理器得到智能控制器发射的信号后，控制数据采集电路为所述供电电极供电，并测量两个所述测量电极间的电位差。

所述杆体包括绝缘管和形成在所述绝缘管内部的耐腐蚀性高强度金属管，所述绝缘管沿其长度方向间隔形成有若干个凹槽，每个所述凹槽内形成有一个所述电极。所述耐腐蚀性高强度金属管一端形成有锥形部，所述耐腐蚀性高强度金属管内部有导线穿过，并在另一端形成有导线连接电路板。

利用一种深海海底边界层动态观测装置和方法，其特征在于包括以下步骤:

1)使用观测装置进行室内校正试验，模拟真实海床情况，确定室内海床及水体中电位差和变化特征；

得到修正系数f；