本发明专利技术涉及一种海床蚀积动态过程电阻率监测装置，包括探测传感装置、自动控制记录装置及其外壳，其特征在于，所述探测传感装置有若干等间距固定在ＰＶＣ管外壁上的电极，ＰＶＣ管内有导线穿透ＰＶＣ管壁将电极引到自动控制记录装置中，一根承力轴穿过自动控制记录装置的外壳和ＰＶＣ管的中轴线，在ＰＶＣ管底端与锥头连接，在自动控制记录装置的外壳的顶部用垫片和螺母密封固定，所述自动控制记录装置有电极开关控制模块、数据采集模块、微处理器、ＵＳＢ海量存储器、电池和时钟模块。实现海床蚀积动态变化过程的实时、长期连续监测；特别适合于一般海况及极端海况的海床蚀积动态过程监测。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于海洋测量
，涉及动态、循环测量海床界面附近一定范围内海水、沉积物的电阻率值，以判读海床界面位置的变化的海床蚀积过程动态监测的方法和装置。
技术介绍
海床沉积物在海水作用下会受到侵蚀或者发生淤积，这两种过程是动态的，在平静海况和风暴等极端海况时都可能发生。由于海床界面位置高程的变化，直接反映出海床受到侵蚀或者发生淤积情况，目前最常用的监测海床侵蚀淤积的技术和方法有以下两种：一是应用光电感应探杆装置。探杆上分布多个感光元件可将日光转化为电信号输出显示，探杆插入沉积物后部分感光元件被掩埋接收不到日光，当海床受侵蚀时海床沉积物界面下降，露出的感光元件增多，产生的电信号加强；沉积物淤积遮挡感光元件则产生的电信号减少，以此判断海床界面高程变化。该技术对光源的苛刻要求限定其应用，也无法全天候进行水下海床界面侵淤的动态实时监测，实时性差；二是使用声学技术。利用水下声波反射探头向水底发射声波，通过波速与发射接收声波的时差计算海床反射面高程，根据高度的变化判断海床侵蚀淤积情况。这种方法在水中含沙量大时反射波混乱，难以判断海床高程，而且使用时会有较长的电缆线暴露在水中。所以在大风浪等对侵蚀影响最为严重的海况下，水流流速大，水中含沙量高，该技术无法记录期间海床的高程变化，且线路容易受到损坏。综上所述，目前的海床侵蚀淤积监测技术很难做到侵淤过程的动态监测记录，且受海况的限制。所以目前急需研制能够在正常海况和极端海况下均可实施连续、实时监测海床侵蚀淤积动态过程的装置。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种实时、长期、能克服极端海况影响的海床侵蚀淤积监测的方法和装置——海床蚀积动态过程电阻率监测方法及装置，克服现有技术的不足，以实时监测海床的侵蚀量、淤积量、蚀积速率等。本方法的原理是根据海床界面上下海水与沉积物电阻率上差异显著，通过采集、分析海床附近垂向上的电阻率值，分析得到电阻率出现显著变化位置，从而得出海床界面的位置，综合记录分析界面位置的变化实现了海床侵蚀淤积过程的动态监测。本专利技术是这样实现的：本专利技术包括探测传感装置、自动控制记录装置及其外壳，其特征在于，所述探测传感装置有若干等间距固定在PVC管外壁上的电极，PVC管内有导线穿透PVC管壁将电极引到自动控制记录装置中，一根承力轴穿过自动控制记录装置的外壳和PVC管的中轴线，在PVC管底端与锥头连接，在自动控制记录装置的外壳的-->顶部用垫片和螺母密封固定，所述自动控制记录装置有电极开关控制模块、数据采集模块、微处理器、USB海量存储器、电池和时钟模块。本专利技术的优点：实现海床蚀积动态变化过程的实时、连续监测；应用自带电源供应低功耗的电路系统，不受天气影响；USB存储设计，可存储高达百兆的数据量，实施长期监测；锥头的设计使贯入方便，并且能很好的固定装置防止被海水破坏，适合于一般海况及极端海况的海床蚀积动态过程监测。附图说明图1、本专利技术的总体结构示意图。图2、本专利技术的分解结构示意图。图3、本专利技术的探测传感装置的电极、导线连接示意图。图4、本专利技术的自动控制记录装置结构连接示意图。图5、本专利技术测得的海床附近海水及沉积物的电阻率曲线示意图。图中，1、锥头，2、承力轴，3、PVC管，4、电极，5、导线、6、电池，7、电极开关控制模块，8、微处理器，9、数据采集模块，10、USB海量存储器，11、时钟模块，12、垫片，13、螺母，14、外壳，15、自动控制记录装置。具体实施方式如图1、图2、图3，本专利技术包括探测传感装置，自动控制记录装置及其外壳，其特征在于，所述探测传感装置有若干等间距固定在PVC管3外壁上的电极4，PVC管3内有导线5穿透PVC管壁将电极4引到自动控制记录装置15中，一根承力轴2穿过自动控制记录装置15的外壳14和PVC管3的中轴线，在PVC管3底端与锥头1连接，在自动控制记录装置15的外壳14的顶部用垫片12和螺母13密封固定，所述自动控制记录装置15有电极开关控制模块7、数据采集模块9、微处理器8、USB海量存储器10、电池6和时钟模块11。其中，导线穿过PVC管的小孔用胶和密封材料密封固定，锥头与PVC管的接触位置也进行密封固定处理，自动控制记录装置内的电极开关控制模块、数据采集模块、、USB海量存储器和时钟模块均连接在微处理器上，由微处理器控制工作，时钟模块用于设置时间参数和记录采集时间。如图1，图2所示，PVC管3可选用外径7.5cm，壁厚约3mm。承力轴直径可为3cm，承力轴和锥头均选用合金材料，耐腐蚀且要具有较大强度，承力轴2用于承受贯入时的作用力以及在水中时的海浪作用，其两端带螺纹，底端与锥头1螺纹拧接在一起，穿过自动控制记录装置外壳14的位置用橡胶材料的垫片12密封，并用拧紧螺母13固定，锥头1插入沉积物内以固定装置，其上部为直径与PVC管3内径相当的圆台，插入PVC管3内以相互固定，圆台上有螺丝孔，方便承力轴2旋接上。锥头1与PVC管3接触位置要用胶和环氧树脂密封。锥头1长度设计有1m，2m，3m三种规格保证贯入足够深度-->保证记录仪稳定。塑料制的外壳14为圆管状，依据PVC管3的直径设计，顶部带有承力轴相应大小的孔以便承力轴2穿过。外壳14底部为圆管状与探测传感装置的PVC管3套接在一起，并用密封胶处理接触位置缝隙。自动控制记录装置15中的USB海量存储器10使得数据存储量高达百兆，整个电路系统采用了低功耗设计。开启电源开关后仪器进入自动工作，通过微处理器8控制电极开关模块，将电极顺序循环的接入数据采集部分，通过数据采集部分把采集信号并转换后传入微处理器处理得到电阻率数据，存入USB海量存储器；这种电路控制实现了对沿探杆垂向剖面附近介质电阻率的测定，即海水及沉积物电阻率，根据这些数据进行分析实现对海床侵蚀淤积过程的动态监测。电极4可选用直径为1～2mm的铜丝紧绕PVC管做成环形，与从PVC管内部穿透管壁的导线焊接在一起、导线另一端与自动控制记录装置中的电极开关模块连接，导线穿出的小孔用环氧树脂密封。电极数目为100个，相邻电极间距均为1cm，但也可根据监测的需要电极数目，但不应少50个以保证采集数据足够分析。下面以100个电极为例，本专利技术的现场测量方法如下：设置好自动控制记录装置的参数，包括采集频率、开始采集时间和结束采集时间。首先在选定海床监测地点或站位，通过对承力轴2施加贯入力将锥头1及PVC管3插入海床沉积物中，并使半数(50个)电极4埋入沉积物中，而上部剩余电极4将暴露在海水或空气中；然后将内部装有自动记录装置15的外壳14套接密封在PVC管3顶部，承力轴2穿出外壳14顶面后，以垫片12和螺母13拧紧密封固定；再按照设定的时间仪器开始工作；微处理器8控制电极开关模块，以对称四极法，即自最底部的第一个电极开始每次接通四个电极，首先将第一个～第四个电极接入数据采集模块，数据采集模块控制第一个和第四个电极供电，第二个和第三个测量电压或者电流，将数据处理为电阻率数据并存入USB海量存储器；然后自底部向上从第二个电极开始再接通四个电极，重复采集并存储，直至最后四个电极，结束后循环至底部重复采集存储过程，这种方法叫做对称四极法。在设置好的时间内，根据设置的采集频率不断重复上述步骤进行电阻率值的循环采集。即实现了沿海床垂直剖面本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种海床蚀积动态过程电阻率监测装置，包括探测传感装置，自动控制记录装置（１５）及其外壳（１４），其特征在于，所述探测传感装置有若干等间距固定在ＰＶＣ管（３）外壁上的电极（４），ＰＶＣ管（３）内有导线（５）穿透ＰＶＣ管壁将电极（４）引到自动控制记录装置（１５）中，一根承力轴（２）穿过自动控制记录装置（１５）的外壳（１４）和ＰＶＣ管（３）的中轴线，在ＰＶＣ管（３）底端与锥头（１）连接，在自动控制记录装置（１５）的外壳（１４）的顶部用垫片（１２）和螺母（１３）密封固定，所述自动控制记录装置（１５）有电极开关控制模块（７）、数据采集模块（９）、微处理器（８）、ＵＳＢ海量存储器（１０）、电池（６）和时钟模块（１１）。
【技术特征摘要】
1、一种海床蚀积动态过程电阻率监测装置，包括探测传感装置，自动控制记录装置(15)及其外壳(14)，其特征在于，所述探测传感装置有若干等间距固定在PVC管(3)外壁上的电极(4)，PVC管(3)内有导线(5)穿透PVC管壁将电极(4)引到自动控制记录装置(15)中，一根承力轴(2)穿过自动控制记录装置(15)的外壳(14)和PVC管(3)的中轴线，在PVC管(3)底端与锥头(1)连接，在自动控制记录装置(15)的外壳(14)的顶部用垫片(12)和螺母(13)密封固定，所述自动控制记录装置(15)有电极开关控制模块(7)、数据采集模块(9)、微处理器(8)、USB海量存储器(10)、电池(6)和时钟模块(11)。2、如权利要求1所述的海床蚀积动态过程电阻率监测装置，其特征是上述绕在PVC管(3)表面的电极(4)是环形或者是短圆柱。3、如权利要求1所述的海床蚀积动态过程电阻率监测装置，其特征是上述的锥头(1)长度大于承力轴(2)的1/2。4、如权利要求1所述的海床蚀积动态过程电阻率监测装置，其特征在于上述自动控制记录装置(15)的电极开关控制模块(7)由微处理器(8)...
【专利技术属性】
技术研发人员：单红仙，贾永刚，李红磊，王玉，夏欣，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：95[中国|青岛]
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