[发明专利]一种自浮式海底温度探测系统

说明书

技术领域

本发明属于地球物理测量领域，具体涉及一种用于地球物理测量的海底温度探测系统。

背景技术

海底温度探测是地球物理方法的重要手段，尤其是热流区域的温度梯度的探测结果可以直接反映地球内部的热传输过程，帮助我们开展地球动力学、地球内部内热驱动构架演化过程的研究，为海底油气等矿物资源探测提供评估依据。

目前海底温度探测主要通过石油钻井测温和海底热流计探测来实现。其中石油钻井测温主要在石油区和浅海区进行，作业条件限制多，费用高且效率低；与石油钻井测温相比海底热流计操作简单、效率更高，国际上主要采用海底热流计进行海底温度探测。作业时海底热流计通过钢缆被放入水中，在重力作用下插入海底沉积物中，待海底热流计的探针与海底沉积物接触位置温度达到稳态后通过内部热敏元件来测量海底温度，测量完成后通过钢缆回收。目前海底热流计主要包括三种类型：Bullard型，Ewing型和Lister型。三者共同特点都是通过钢缆释放回收，热敏元件以一定间隔挂载在加固管的内壁或者钢矛外壁的不同位置，热敏元件同时连接到记录单元，记录单元放置在单独承压容器内密封。海底热流计可以较方便的测量千米以内的海底温度，但随着海水深度增加探测难度成倍提升，效率降低并且风险性大大增加。海底热流计的探针在插入沉积物过程中会造成摩擦生热，具体热稳时间不好掌握，同时某些特定海域的海底温度受地球内部影响呈现随时间剧烈变化的情况，需要海底热流计长时间留海以获取准确温度信息。另外，海底热流计在工作过程中，测量船受浪涌影响会发生漂移，在钢缆的作用下海底热流计在海底的位置可能会发生变化，甚至导致海底热流计损坏造成作业失败，这都对海底热流计的应用提出了新的课题。

鉴于石油钻井测温和海底热流计在海底温度探测过程中的局限型，借鉴目前海底地震仪成熟的投放回收技术，有必要研发一种回收方便、留海时间长、体积小便于开展大批量海底温度探测的自浮式海底温度探测系统。

发明内容

针对现有技术的不足，提供一种海底温度探测系统，其结构简单、自浮式回收、适合长期海底温度探测，以满足海洋地球物理调查的需求。

为达到上述目的，发明的技术解决方案如下：

一种自浮式海底温度探测系统，包括海底信号采集基站24和测温探针4。其中海底信号采集基站24包括脱钩机构1，仪器舱2和沉耦架5；仪器舱2包括内部单个玻璃舱球10和外部保护壳13；玻璃舱球10设有一个四芯水密插座6，海底信号采集基站24与测温探针4通过导线7连接。玻璃舱球外部保护壳13分上下两部分，两者通过多个螺栓固定，测温探针4通过螺栓固定在外部保护壳13底部；外部保护壳13顶端安装脱钩机构1，仪器舱2整体放置于沉耦架5之上；沉耦架5为方框状，中部设有刚性金属圆环，方框通过四根钢梁与刚性金属圆环连接，金属圆环、钢梁、沉耦架方框之间中空，测温探针4从金属圆环18中间穿过。

在自浮式海底温度探测系统中，测温探针4通过螺栓垂直固定在在外部保护壳13底部，玻璃舱球10与测温探针4尾端各设有四芯水密插座，两者通过RS485总线7连接，总线分为电源线、地线、数据线A和数据线B。测温探针4主体呈圆柱状，长1～1.5米，直径3厘米，壁厚0.5厘米，前端呈圆锥状，测温探针尾端设有四芯水密插座；测温探针4主体部分设有多个圆孔23，海水可在测温探针4内外自由流动。

进一步地，测温探针4内部放置多个温度探测单元21，温度探测单元21通过RS485总线20连接并垂放在测温探针4内部。温度探测单元21内部放置集成负温度系数热敏电阻的温度采集电路22。温度探测单元21呈圆柱状，整体密封，圆柱顶部和底部各有四芯水密插座，可单独连接海底信号采集基站24工作也可多个串接后连接海底信号采集基站24工作，串接后可进行海底温度梯度的探测。探测海底温度梯度时，可根据需求选择合适长度RS485总线，海底信号采集基站24通过RS485总线与测温探针内部温度探测单元21进行通信和数据传输。

此外，温度探测单元21内部集成完整温度采集电路22，可直接输出数字信号，数字信号通过RS485总线传输到海底信号采集基站24中并存储，海底信号采集基站24通过RS485总线控制温度探测单元21工作时间并确定采样率等工作参数。

使用本发明的技术方案，可以具有以下有益效果：