海底沉积物中浅层气原位探测的探杆装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种海底沉积物中浅层气原位探测的探杆装置。探测锥头、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，探测锥头的上端与泥水分离室下端连接成一体，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。本发明专利技术实现了近海底沉积物中浅层气浓度的原位连续检测，成本低廉，易于推广，适用于在大面积近海底沉积物中进行浅层气浓度原位连续不间断的检测。

【技术实现步骤摘要】
海底沉积物中浅层气原位探测的探杆装置
本专利技术涉及海底沉积物中浅层气浓度原位检测领域，实现了近海底沉积物中浅层气浓度的原位连续不间断监测，具体是一种海底沉积物中浅层气原位探测的探杆装置。
技术介绍
近几年，海洋资源的开发和海洋工程的建设逐渐成为了人们的关注点，而针对海底沉积物中的浅层气开发与研究是海洋资源开发和海洋工程建设中的重要环节。因为海底沉积物中的浅层气一方面具有很高的能源价值：根据研究表明海底沉积物中的浅层气，主要成分是有机烷烃，其中以甲烷为主。所以，海底沉积物中的浅层气具有热值高、火力强的特点，而且燃烧后没有二次污染，是一种具有广阔开发前景的优质燃料。另一方面：海底沉积物中浅层气是威胁海洋工程建设的重要隐患。因为海底沉积物中的浅层气是有机气体在沉积物中经过孔隙移运，再不断的聚积所形成的。所以，当沉积物中含有浅层气时就会引起沉积物土壤的土体膨胀，导致海洋工程建设的构筑物地基条件可能发生一系列的改变。因此，在基于海洋能源开发和对海洋工程建设施工安全的保证，研究海底沉积物中浅层气的原位不间断连续探测装置和方法，已成为我国海洋能源开发、海洋设备工程安全建造的迫切需求。传统的海底沉积物中的浅层气主要检测方法为勘探钻孔法，该方法通过在海底沉积物中的浅层气区域钻井采集浅层气气样，然后在实验室中利用气相色谱、红外光谱吸收及光学干涉等手段测量得到浅海沉积物中浅层气各气体的浓度信息。勘探钻孔法虽然测量精度高，但是施工繁琐、检测周期长、实时性差，无法在工程勘探现场对浅层气进行原位不间断检测。随着现代科学技术的发展,一些原位检测方法开始应用于对海底浅层气的勘测，包括：海底声学探测技术、海洋重磁测量技术、海底光学(包括激光)探测技术等。然而这些探测技术通常只能用来对海底浅层气进行定性分析，还无法实现对海底浅层气成分进行定量分析。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种海底沉积物中浅层气原位探测的探杆装置，该探测装置可以实现对近海底沉积物中的浅层气长期、实时在线原位监测，其测量速度快，设备携带方便，是适合于大面积海洋环境下对近海底沉积物中浅层气浓度进行监测的装置。本专利技术的技术方案为：所述的探杆装置包括探测锥头、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；探测锥头、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，探测锥头的上端与泥水分离室下端连接一体，且探测锥头与泥水分离室一体加工制成，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；所述的泥水分离室的形状为圆柱形，内部放置有透水陶瓷管，外壁开有四个沿圆周间隔均布的矩形窗口，矩形窗口处嵌装多孔陶瓷或者透水石；所述的气水分离室的形状为圆柱形，中部的内壁设有环形内凸台，环形内凸台上开设多个小孔，并在环形内凸台上放置渗透膜，并用有同样小孔的压紧垫片压住渗透膜；所述的气体检测室的形状为圆柱形，内部设为中空的气体输送通道，气体输送通道底部中放置防水透气膜，防水透气膜使得海水不进入气体检测室，不损坏传感器与检测电路；气体检测室内部放置有非色散红外甲烷传感器。所述的非色散红外传感器包括气室、传感器金属体、热释电探测器、印刷电路板、密封材料、环氧树脂板、金属引脚、传感器金属板、进气孔和红外光源；传感器金属体两端均开设有开口作为气室，上部和下部的气室之间通过两个通道连通，两个通道内分别安装有热释电探测器和红外光源，下部的气室内装有印刷电路板，热释电探测器和红外光源的探头端分别连接到印刷电路板，气室开口通过密封材料、环氧树脂板密封，印刷电路板上设有金属引脚，金属引脚穿过密封材料、环氧树脂板伸出到传感器金属体之外进行探测；上部的气室的开口通过传感器金属板封盖安装，传感器金属板上开设有进气孔，热释电探测器和红外光源的输出电线穿设过进气孔和mcu连接。所述的探测锥头内部中空，上部分为圆柱形，下部分为圆锥形；圆柱形中间为中空，放置透水石，并在圆柱形的外周开有窗口；上、下部分各设有一个矩形键槽。所述的转接头由标准不锈钢质材料制成，形状为圆柱形，两端均为外螺纹，两端之间内部为中空气体输送通道。所述的密封头由标注不锈钢质材料制成，形状为圆柱形，上下端分别为信号线口、内螺纹口，内螺纹口安装上防水接头。所述的压紧垫片的外壁两侧对称设有矩形凸耳，矩形凸耳与气体分离室的内壁两侧对称设有的凹槽配合嵌装，使得压紧垫片周向定位。本专利技术实现了根据近海底沉积物中水、气、泥混合的状态，将水、泥隔离而浅层气通过的相应浅层气探测的探杆结构；实现了近海底沉积物中浅层气浓度的原位连续检测。结构操作简便，成本低廉，易于推广，是一种探测近海底沉积物中浅层气的有效方法，适用于在大面积近海底沉积物中进行原位连续不间断的检测浅层气浓度。由上述技术方案可知，本专利技术的有益效果是：本专利技术实现了根据近海底沉积物中水、气、泥混合的状态，将水、泥隔离而浅层气通过的相应浅层气探测的探杆结构；实现了近海底沉积物中浅层气浓度的原位连续检测。结构操作简便，成本低廉，易于推广，是一种探测近海底沉积物中浅层气的有效方法，适用于在大面积近海底沉积物中进行原位连续不间断的检测浅层气浓度。附图说明图1是装置整体结构图；图2是转接头具体机械设计图；图3是泥水分离室的结构图；图4是气水分离室的结构主视图；图5是气体分离室正视图；图6是垫片具体机械设计图；图7是气体分离室俯视图离室具体机械设计图；图8是气体检测室的结构图；图9是采集电路功能框图；图10是密封头具体机械设计图；图11是浅层气测量和海底沉积物力学参数收发电路原理框图；图12是非色散红外传感器的结构示意图。图中：探头1、泥水分离室3、矩形窗口3.1、气水分离室4、环形内凸台4.1、气体检测室5、气体输送通道5.1、转接头6、压紧垫片7、密封头8；1.1-连接杆；1.2-摩擦筒；1.3-通孔；1.4-孔隙水压力传感器；1.5-透水孔；1.6-透水滤器；1.7-锥头；1.8-第二变形柱；1.9应变片；1.10-摩擦桶内部台阶；1.11-第一变形柱；1.12-透水盲孔；9.1-气室，9.2-传感器金属体，9.3-热释电探测器，9.4-印刷电路板，9.5-密封材料，9.6-环氧树脂板，9.7-金属引脚，9.8-传感器金属板，9.9-进气孔，9.10-MEMS红外光源。具体实施方式下面结合附图和实施对本专利技术作进一步说明。如图1所示，探杆装置包括探测锥头1、泥水分离室3、气水分离室4、气体检测室5、转接头6、压紧垫片7和密封头8；探测锥头1、泥水分离室3、气水分离室4、气体检测室5和密封头8从下到上依次同轴布置，主要由泥水分离室3、气水分离室4、气体检测室5构成了浅层气检测部分，主要由探测锥头1构成了海底沉积物力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海底沉积物中浅层气原位探测的探杆装置，其特征在于：/n所述的探杆装置包括探测锥头(1)、泥水分离室(3)、气水分离室(4)、气体检测室(5)、转接头(6)、压紧垫片(7)和密封头(8)；探测锥头(1)、泥水分离室(3)、气水分离室(4)、气体检测室(5)和密封头(8)从下到上依次同轴布置，探测锥头(1)的上端与泥水分离室(3)下端连接一体，且探测锥头(1)与泥水分离室(3)一体加工制成，泥水分离室(3)上端与气水分离室(4)下端之间、气水分离室(4)上端和气体检测室(5)上端之间、气体检测室(5)上端和密封头(8)之间均通过转接头(6)同轴连接，气水分离室(4)上下两端分别和转接头(6)之间中均安装有压紧垫片(7)；/n所述的泥水分离室(3)的形状为圆柱形，内部放置有透水陶瓷管，外壁开有四个沿圆周间隔均布的矩形窗口(3.1)，矩形窗口(3.1)处嵌装多孔陶瓷或者透水石；/n所述的气水分离室(4)的形状为圆柱形，中部的内壁设有环形内凸台(4.1)，环形内凸台(4.1)上开设多个小孔，并在环形内凸台(4.1)上放置渗透膜，并用有同样小孔的压紧垫片压住渗透膜；/n所述的气体检测室(5)的形状为圆柱形，内部设为中空的气体输送通道(5.1)，气体输送通道(5.1)底部中放置防水透气膜，防水透气膜使得海水不进入气体检测室，不损坏传感器与检测电路；气体检测室(5)内部放置有非色散红外甲烷传感器。/n...

【技术特征摘要】
1.一种海底沉积物中浅层气原位探测的探杆装置，其特征在于：
所述的探杆装置包括探测锥头(1)、泥水分离室(3)、气水分离室(4)、气体检测室(5)、转接头(6)、压紧垫片(7)和密封头(8)；探测锥头(1)、泥水分离室(3)、气水分离室(4)、气体检测室(5)和密封头(8)从下到上依次同轴布置，探测锥头(1)的上端与泥水分离室(3)下端连接一体，且探测锥头(1)与泥水分离室(3)一体加工制成，泥水分离室(3)上端与气水分离室(4)下端之间、气水分离室(4)上端和气体检测室(5)上端之间、气体检测室(5)上端和密封头(8)之间均通过转接头(6)同轴连接，气水分离室(4)上下两端分别和转接头(6)之间中均安装有压紧垫片(7)；
所述的泥水分离室(3)的形状为圆柱形，内部放置有透水陶瓷管，外壁开有四个沿圆周间隔均布的矩形窗口(3.1)，矩形窗口(3.1)处嵌装多孔陶瓷或者透水石；
所述的气水分离室(4)的形状为圆柱形，中部的内壁设有环形内凸台(4.1)，环形内凸台(4.1)上开设多个小孔，并在环形内凸台(4.1)上放置渗透膜，并用有同样小孔的压紧垫片压住渗透膜；
所述的气体检测室(5)的形状为圆柱形，内部设为中空的气体输送通道(5.1)，气体输送通道(5.1)底部中放置防水透气膜，防水透气膜使得海水不进入气体检测室，不损坏传感器与检测电路；气体检测室(5)内部放置有非色散红外甲烷传感器。


2.根据权利要求1所述的一种海底沉积物中浅层气原位探测的探杆装置，其特征在于：
所述的非色散红外传感器包括气室(9.1)、传感器金属体(9.2)、热释电探测器(9.3)、印刷电路板(9.4)、密封材料(9.5)、环氧树脂板(9.6)、金属引脚(9.7)、传感器金属板(9.8)、进气孔(9.9)和MEMS红外光源(9.10)；传感器金属体(9.2)两端均开设有开口...

【专利技术属性】
技术研发人员：李青，童仁园，贾生尧，郑俊杰，王燕杰，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33