[发明专利]一种海底沉积物力学特性与浅层气综合检测装置

说明书

本发明公开了一种海底沉积物力学特性与浅层气综合检测装置。包括海底沉积物力学特性检测部分、浅层气检测部分和超声无线信号传输部分，海底沉积物力学特性检测部分、浅层气检测部分分别测量力学参数和海底浅层气甲烷浓度，超声无线信号传输部分用超声换能器将海底沉积物力学参数跨越泥水分离室和气水分离室送至在气体检测室的超声换能器；再经在气体检测室内的浅层气测量和海底沉积物力学参数收发电路以总线方式送至海上计算机。本发明能同时在线检测海底沉积物力学特性和浅层气，并利用超声波和FSK调制实现了不能用电缆数据传输部分的无线信号传输，跨越泥水气分离结构进行无线通信，检测准确性高，大大提升了海洋工程的效率。

技术领域

本发明涉及了一种海底测量检测仪器，尤其是涉及了一种海底沉积物力学特性与浅层气综合检测装置。

背景技术

随着经济和科技的发展，物产资源丰富的海洋成为了新时期资源开发的热点。而无论资源开采还是基础建设，都将离不开海洋工程设施建设，其中确定海底土体的基本物理力学性质和地基承载力等是海洋工程勘察的重要测试项目。除此之外在近海湾域广泛分布着浅层气，海底浅层气通常是指在海床下沉积物中聚积的天然气资源其主要组成成分为甲烷气体。而海底浅层气的泄露和喷发会造成施工平台下陷、倾覆及至发生火灾，严重威胁着施工人员的生命安全，对海洋工程建设造成极大的危害。所以研究海底沉积物力学特性与浅层气综合检测装置已经成为我国海洋能源开发和工程建设的迫切需要。

目前，检测海底沉积物力学特性通常采用的是静力触探技术，它通过液压把探头匀速压入沉积物中，在贯入的过程过通过应变敏感元件测得表征海底沉积物物理力学性质的三个参数：锥头阻力、侧壁摩擦力和孔隙水压力。

当前国内探测浅层气通常采用的主要方法是勘探钻孔法，该方法主要是通过探杆收集富含浅层气的样本，然后在实验室提取出浅层气，最后利用气相色谱仪测得浅层气中的各气体成分，该方法检测结果准确，但是检测时间长，成本也比较高。且在工程上海底沉积物力学特性检测和浅层气检测都是分开检测的，费事费力，成本很高，甚至有些时候都不进行浅层气检测，留下巨大隐患。

因此现有技术中缺少了一种海底沉积物力学特性与浅层气同时检测的装置和方式。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明所提供了一种海底沉积物力学特性与浅层气综合检测装置，实现了海底沉积物力学特性与浅层气的同时综合检测。

本发明采用的技术方案是：

主要由海底沉积物力学特性检测部分、浅层气检测部分和超声无线信号传输部分组成，海底沉积物力学特性检测部分经超声无线传输部分和外部海面上的上位计算机连接，海底沉积物力学特性检测部分实现海底沉积物土体压力、侧壁摩擦力、孔隙水压力的力学参数测量，浅层气检测部分实现海底浅层气甲烷浓度测量，超声无线信号传输部分用信号发送超声换能器将海底沉积物力学参数跨越泥水分离室和气水分离室送至在气体检测室内的信号接收超声换能器；浅层气甲烷浓度和海底沉积物的力学参数经在气体检测室内的浅层气测量和海底沉积物力学参数收发电路以总线方式送至海面船上的上位计算机。

所述的海底沉积物力学特性检测部分、浅层气检测部分构成了力学特性与浅层气综合检测结构；力学特性与浅层气综合检测结构包括多功能孔压静力触探探头、变径接头、泥水分离室、气水分离室、气体检测室、转接头、压紧垫片和密封头；多功能孔压静力触探探头、泥水分离室、气水分离室、气体检测室和密封头从下到上依次同轴布置，主要由泥水分离室、气水分离室、气体检测室构成了浅层气检测部分，主要由多功能孔压静力触探探头构成了海底沉积物力学特性检测部分；多功能孔压静力触探探头的上端通过变径接头与泥水分离室下端连接一体，泥水分离室上端与气水分离室下端之间、气水分离室上端和气体检测室上端之间、气体检测室上端和密封头之间均通过转接头同轴连接，气水分离室上下两端分别和转接头之间中均安装有压紧垫片。