海底沉积物粒度分析数据的自动处理方法技术

本发明专利技术提供海底沉积物粒度分析数据的自动处理方法，采用光学平台、样品分散装置及计算机数据处理模块，光学平台包括光源、透镜与检测器，样品分散装置包括容器、超声探头与离心泵，计算机数据处理模块通过信号传输模块与检测器连接，检测报告生成单元，用于将粒径-含量计算单元、参数计算单元、用户计算机数据处理模块的信息输出至报告中。本项发明专利技术大大提高了激光粒度仪在海洋工程检测领域的应用水平，不仅提升了工作效率，还提高了数据的准确性，避免人工摘取数据时出现错误，为海底沉积环境的判断及工程建设稳定性预测提供了更加准确的依据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及海底沉积物分析
，具体地说，涉及一种海底沉积物粒度分析 数据的自动处理方法。
技术介绍
目前测量海底沉积物粒径的主要方法有移液管法、密度计法及激光粒度仪法，其 中前两者为传统测量粒径的方法，而激光粒度仪法是近年来新兴的试验方法。激光粒度仪 工作原理是通过颗粒的衍射或散射光的空间分布来分析颗粒大小。目前，传统的激光粒度仪的结构及数据分析处理方式，并非针对海洋工程领域， 在完成每个沉积物样品粒径测试后，只能给出各个粒径范围所对应的颗粒体积百分含量 q3%，以及小于某一粒径的累积百分含量Q3%，且只能给出粒径d，单位为μ m，但在海洋工 程中需要的粒径单位通常需要经尤登一温德华氏粒径转换为心须将每一个样品结果中的 d手工转化为^过程较为繁琐。 此外，海洋工程实际应用常常用到中值粒径、平均粒径、分选系数、偏态、峰态及 砂、粉砂及粘土等参数，平均粒径是指一个沉积物样品粒径由细到粗的平均代表值；分选系 数是描述一个沉积物样品粒径大小的离散程度，也就是相对于平均粒径而言的标准偏差， 分选系数小，粒径分布集中，说明沉积物经过了动力的反复筛选。例如，一条河流，从源头到 河口沉积物的分选呈逐渐变好的趋势。 偏态反应粒径分布曲线分布的不对称性。理想状态下，粒度分布曲线是正态曲线 的形式，峰值（最高点）、均值和中值粒径是重合的，偏度为〇 ;若峰值和中值大于均值，则偏 态为正，反之偏态为负。 峰态是用来衡量粒径频率分布曲线的频率极值上下偏离正态分布频率极值的程 度，即反应沉积物粒径频率分布曲线的宽窄情况。一般情况，海滩砂峰态通常为中等-窄 尖，沙丘砂为中等，风坪砂峰态大，潮滩沉积物峰态多为窄尖和很窄尖。采用这些参数来评 判某项工程所处海域的海底沉积物状态、海域冲淤环境及海底地基的稳定性。若运用原有 的激光粒度仪，就需要根据实际测量数据，运用相应的公式计算分选系数、偏态、峰态及砂、 粉砂及粘土等参数。在挑选数据再重新计算的过程中会耗费时间及人力，尤其是在样品数 量较多时，挑选数据再录入计算须较多的时间，工作效率较低，往往耽误工程的进展。 试验结束后，由于每个试验样品须计算的参数较多，须人工摘取的数据量较大，因 此在摘取数据并录入计算时容易出现错误，直接导致报告分析及工程运用时产生偏差，影 响工程所处海域海底冲淤环境分析及建设地基稳定性判别的准确性。
技术实现思路
为了解决目前海底沉积物粒度分析的激光粒度仪存在的上述问题，本专利技术提出一 种。其具体的技术方案如下： 用于海底沉积物粒度分析的激光粒度仪，包括光学平台、样品分散装置及计算机 数据处理模块，其中： 光学平台包括光源、透镜与检测器，用于发射激光对样品的沉积物颗粒进行照射， 并接收激光的散射信号； 样品分散装置，包括容器、超声探头与离心栗，用于对样品颗粒进行超声震荡及分 散处理，保证样品以正确的浓度、合适稳定的分散状态传送至光学平台的测量区域； 计算机数据处理模块，通过信号传输模块与检测器连接，用于接收检测器的包含 粒度分布信息的光/电信号，并设置相应计算机数据处理模块对信号进行处理； 所述的计算机数据处理模块包括：粒径一含量计算单元、参数计算单元、用户计算 机数据处理模块；粒径一含量计算单元设置尤登一温德华氏粒径转换模块，对原始粒径数 据进行转换后计算对应含量； 参数计算单元包括福克法参数计算单元与矩法参数计算单元，并设置尤登一温德 华氏粒径转换模块，用于分别根据福克法、矩法计算粒度分布的平均粒径、分选系数、偏态、 峰态参数； 用户计算机数据处理模块用于将用户输入的检测单位、检验人员、项目名称、样品 编号信息按报告格式存储与调用； 所述计算机数据处理模块还包括检测报告生成单元，用于将粒径一含量计算单 元、参数计算单元、用户计算机数据处理模块的信息输出至报告中。 采用激光粒度仪对海底沉积物进行粒度分析的方法，包括以下步骤： 步骤一：将样品放入样品分散装置的容器进行预处理，加入分散剂，并采用超声探 头对样品进行超声震荡，沉积物颗粒呈分散状态后启动离心栗，使沉积物颗粒均匀地进入 光学平台的测量区域； 步骤二：启动光学平台的光源、透镜组件，发射激光对样品的沉积物颗粒进行照 射，检测器接收激光的散射信号并通过信号传输模块将包含粒度分布信息的光/电信号 传输至计算机数据处理模块； 步骤三：粒径一含量计算单元对粒径数据进行尤登一温德华氏粒径转换，转换后 的粒径识其与d的转化关系为：伊=-tog 2d ; 步骤四：计算机数据处理模块根据传输信号计算沉积物各个粒径#所对应的颗粒 体积百分含量q 3%，以及小于某一粒径的累积百分含量Q3% ; 步骤五：福克法参数计算单元根据公式计算平均粒径Mz、分选系数σ i、偏态Skl、 峰态Kg，采用的公式为： 其中，约是累积含量小于i %的粒径对应的供值，即Q3= i所对应的粒径於值； 步骤六：福克法参数计算单元根据公式计算平均粒径f、分选系数δ、偏态Sk、峰 态Ku，采用的公式为： 取值为粒组中间的#值，例如取0. 5,则粒径区间为0-1. 0,如取1. 5,则 粒径区间为 1. 0-2. 0 ;在计算时，分别取〇· 5、1· 5、2· 5、3· 5、4· 5、5· 5、6· 5、7· 5、8· 5、9· 5、 10. 5、11· 5、12· 5、13· 5〇 f为以上炉值区间所对应的粒组百分含量，即q3%，如.取0. 5,则f 为0-1. 0 之间的q3%的和； 步骤七：用户计算机数据处理模块将用户输入的检测单位、检验人员、项目名称、 样品编号信息按报告格式存储； 步骤八：检测报告生成单元将粒径一含量计算单元、参数计算单元、用户计算机数 据处理模块的信息选择性组合输出，形成完整的检测报告。 其中，步骤四中，还包括计算砂、粉砂、粘土含量的步骤： 砂颗粒含量的计算方法为：计算粒径在63 μ m-2000 μ m之间的所有颗粒的体积百 分含量，即识=(-1，4)的q3%的值； 粉砂颗粒含量的计算方法为：计算粒径在4 μ m-63 μ m之间的所有颗粒的体积百 分含量，即户(4,8)的的值、 粘土颗粒含量的计算方法为：计算粒径小于4 μ m的所有颗粒的体积百分含量，即 P大于8的q3%之间的值。 本专利技术所提供的，具有以下优点： 第一、本专利技术通过编程设计，将所需要的参数计算过程在模板中写入，在试验结束 后，可直接给出工程建设所需要的参数，省时省力，且准确率高。 第二、本专利技术将颗粒直径d转化为海洋工程中所需的直径於，并直接给出工程中所 需的试验参数，减少了人工劳动，提高了效率，降低了错误率，完善了海洋工程中沉积物颗 粒检测手段； 第三、通过对平均粒径、分选系数、偏态、峰态等的当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于海底沉积物粒度分析的激光粒度仪，其特征在于：包括光学平台、样品分散装置及计算机数据处理模块，其中：光学平台包括光源、透镜与检测器，用于发射激光对样品的沉积物颗粒进行照射，并接收激光的散射信号；样品分散装置，包括容器、超声探头与离心泵，用于对样品颗粒进行超声震荡及分散处理，保证样品以正确的浓度、合适稳定的分散状态传送至光学平台的测量区域；计算机数据处理模块，通过信号传输模块与检测器连接，用于接收检测器的包含粒度分布信息的光/电信号，并设置相应计算机数据处理模块对信号进行处理；所述的计算机数据处理模块包括：粒径－含量计算单元、参数计算单元、用户计算机数据处理模块；粒径－含量计算单元设置尤登－温德华氏粒径转换模块，对原始粒径数据进行转换后计算对应含量；参数计算单元包括福克法参数计算单元与矩法参数计算单元，并设置尤登－温德华氏粒径转换模块，用于分别根据福克法、矩法计算粒度分布的平均粒径、分选系数、偏态、峰态参数；用户计算机数据处理模块用于将用户输入的检测单位、检验人员、项目名称、样品编号信息按报告格式存储与调用；所述计算机数据处理模块还包括检测报告生成单元，用于将粒径－含量计算单元、参数计算单元、用户计算机数据处理模块的信息输出至报告中。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙惠凤，曹成林，陆勇，宋玉鹏，
申请(专利权)人：国家海洋局第一海洋研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37