[发明专利]用于水下LIBS探测的深海高压模拟控制系统、方法及装置

说明书

本发明属于海洋探测技术领域，公开了一种用于水下LIBS探测的深海高压模拟控制系统、方法及装置，压力传感器通过连接件连接三通，三通连接舱体底部加压孔，隔离增压器通过连接件连接三通，增压泵通过连接件与隔离器增压相连。所述舱体为中空状立方体结构，舱体的底部设有空心密封螺母，舱体的顶部设有排气堵头，舱体侧面镶嵌四个蓝宝石玻璃。本发明的隔离器内部设置橡胶隔离膜，通过橡胶隔离膜两侧压力传递实现舱体内部增压，同时将加压样品与实验样品分隔开；当压力传感器显示压力值达到设定压力值时，关闭第二高压截止阀，达到保持压力的目的。本发明利用高压舱可以模拟深海高压环境，实现不同压力条件下的水下LIBS光谱探测和图像探测。

技术领域

本发明属于海洋探测技术领域，尤其涉及一种用于水下LIBS探测的深海高压模拟控制系统、方法及装置。

背景技术

海洋内部蕴含有丰富的矿产以及生物资源，是21世纪人类的资源宝库。目前海底所蕴含的锰结核以及海底热液矿藏等矿产资源是人类关注的重点。随着海洋潜载器的快速发展，人类对海洋资源探测的步伐也在加快，需要发展原位、实时的探测技术以满足海洋探测的需求。激光诱导击穿光谱技术(Laser Induced Breakdown Spectroscopy，简称LIBS)以高能量脉冲激光聚焦产生的激光诱导等离子体为辐射光源进行光谱探测，具有实时、快速、非接触且无需样品预处理的优势，在深海原位探测方面具有很大的应用潜力。然而，深海环境导致的压力效应对水下LIBS探测的影响规律和机制尚不明确，极大制约了该技术在深海原位探测中的实际应用。针对这一问题，亟需在实验室建立一套适用于水下LIBS光谱和图像探测的深海高压模拟舱系统，以模拟深海高压环境，研究压力效应对水下LIBS探测的影响。目前，现有的实验室水下LIBS探测装置主要是在常压环境下进行(例如石英水槽)，无法在实验室内模拟不同海洋深度所对应的压力值，难以完成高压条件下的水下LIBS实验研究。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的实验室水下LIBS探测装置主要是在常压环境下进行，难以完成高压条件下的水下LIBS实验研究。

解决以上问题及缺陷的难度为：现有的高压模拟舱只能实现对内部产生的等离子体辐射信号的采集，无法完成对等离子体图像信息的采集。

解决以上问题及缺陷的意义为：采集等离子体图像，可以实时观测等离子体的演化过程，并且可以针对等离子体的空间演化特性进行研究，可以更直观的研究压力因素对等离子体演化的影响。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种用于水下LIBS探测的深海高压模拟控制系统、方法及装置。

本发明是这样实现的，一种用于水下LIBS探测的深海高压模拟控制装置，所述用于水下LIBS探测的深海高压模拟控制装置设置有：

舱体；

压力传感器通过连接件连接三通，三通连接舱体底部加压孔，隔离增压器通过连接件连接三通，增压泵通过连接件与隔离器增压相连。

进一步，所述舱体为中空状立方体结构，舱体的底部设有空心密封螺母，舱体的顶部设有排气堵头，舱体侧面镶嵌四个蓝宝石玻璃。

进一步，所述舱体的底部通过标准金属管件连接增压泵，舱体内部中空状立方体尺寸为3cm×3cm×3cm，空心密封螺母用于金属管件与舱体底部相连接，排气堵头为标准金属器件，用于样品注入口的密封。

进一步，所述排气堵头与舱体之间通过O型圈密封，蓝宝石玻璃形状为圆柱形，高压舱侧面窗口直径为10mm，蓝宝石玻璃厚度为14mm，蓝宝石玻璃通过通光法兰镶嵌于舱体侧面。

进一步，所述通光法兰为金属方形盖板，通光法兰与舱体通过螺钉连接，通光法兰与舱体之间设有O型圈。