[发明专利]一种海底热通量中长期观测装置和测量方法

说明书

本发明公开了一种海底热通量中长期观测装置，观测装置包括四支探针和测控装置，每支探针均与测控装置电性连接，测控装置包括上位机处理模块、主控模块、温度采集模块、姿态测量模块、恒压电源模块和数据通信接口；上位机处理模块通过数据通信接口与主控模块信息交换；温度采集模块包括信号调理电路和三通道热敏电阻温度传感器，温度采集模块用于将三通道热敏电阻温度传感器采集的温度信息通过信号调理电路传递至主控模块；姿态测量模块用于将采集的姿态信息传递至主控模块；同时，本发明还公开了一种海底热通量的测量方法。本发明实现对海底热通量变化规律的观测，进一步揭示区域范围内海底非稳态温度场的时空变化特征。

技术领域

本发明涉及海底观测领域，尤其涉及一种海底热通量中长期观测装置和测量方法。

背景技术

海洋地热参数的原位测量与观测是海洋地球物理勘探方法之一，它可用于查明地球热场、地热异常区及地热能的分布状况，推算地球各圈层的热状况，可为地球科学的基础研究、海洋资源勘探与成藏作用研究等领域发挥了积极作用。海底热流测量数据主要来自两种方式。一种是通过海洋石油钻井的测井资料获得钻孔热流数据，这种数据主要集中在大陆架或者深海海盆的陆缘地区；另一种是利用海底热流探针(分LISTER型和EWING型二类)插入海底表层沉积物中获得海底的热物理参数，从而计算获得热流数据。由于海底地热流测量是建立在均匀介质的热传导理论基础上，当海底热流测量数据在受海底表层地下水循环等流体作用的影响时，数据离散现象不易解释。这在一定程度上制约了海底地热流测量结果的应用研究和相关理论的发展，因而测量技术方法的创新显得十分重要。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种海底热通量中长期观测装置和测量方法，本发明的技术方案如下：

一种海底热通量中长期观测装置，所述观测装置包括四支探针和测控装置，所述每支探针均与测控装置电性连接，所述测控装置包括上位机处理模块、主控模块、温度采集模块、姿态测量模块、恒压电源模块和数据通信接口；所述上位机处理模块通过数据通信接口与主控模块进行信息交换；所述恒压电源模块与主控模块电性连接；所述温度采集模块包括信号调理电路和三通道热敏电阻温度传感器，所述三通道热敏电阻温度传感器固定安装于探针内部，所述温度采集模块用于将三通道热敏电阻温度传感器采集的温度信息通过信号调理电路传递至主控模块；所述姿态测量模块用于将采集的姿态信息传递至主控模块。

进一步地，所述测控装置还包括时钟控制模块和数据存储模块，所述时钟控制模块提供定时功能，所述数据存储模块用于存储数据。

进一步地，所述数据通信接口包括USB通信模块和485串口通信模块，所述上位机处理模块通过所述485串口通信模块和USB通信模块与主控模块进行信息交换。

进一步地，所述观测装置还包括基板、仪器舱、浮体、换能器、水密接插件、释放机构和配重块，所述仪器舱固定安装在基板的上端面，所述探针通过水密接插件与测控装置电性连接，所述探针固定安装在基板的下端面，所述浮体与仪器舱固定连接，所述换能器用于接收释放信号并传递至主控模块，所述主控模块与释放机构电性连接。

一种海底热通量的测量方法，包括如下步骤：

采样步骤：通过温度采集模块采集温度信息，通过姿态测量模块采集装置的姿态信息，通过时钟控制模块的计时数据；

存储步骤：将采样步骤中的温度信息、姿态信息和计时数据存储至数据存储模块；

数据分析步骤：通过海底热通量解算技术分析存储模块中所得到的温度信息、姿态信息和计时数据，进一步地得到海底热通量的信息。

进一步地，所述数据分析步骤中，将采样步骤中所得到的计时数据、温度信息和姿态信息通过校正，以得到一组海底热通量中长期观测装置在不同时间点所形成的单位面积内的热流密度值或单位热通量，进而统计分析得到热流密度变化规律或热通量的变化规律，所述一组海底热通量中长期观测装置至少包括三个海底热通量中长期观测装置。