本发明专利技术属于深海高温热液流体的原位光谱探测领域，具体地说是一种适用于深海高温热液流体的耐腐蚀拉曼探头装置及方法，探头舱内部尾部通过光缆接头经深海充油光缆与主耐压舱内的激光器、光谱仪连接，前部通过探杆到达加热模块部分；探杆内部包含流体通道和探头通道，通过液压接头经液压管路与流体样品抽滤系统连接；加热模块接入外接电源并通过加热器进行加热，在流体样品抽滤系统的驱动下，高温热液流体经过滤器进入加热模块内部的光谱探测腔，拉曼探头完成高温热液流体的原位拉曼光谱探测。本发明专利技术可在主耐压舱和流体样品抽滤系统的配合下，保持温度压强不变，完成高温热液流体的原位探测。体的原位探测。体的原位探测。
【技术实现步骤摘要】
适用于深海高温热液流体的耐腐蚀拉曼探头装置及方法
[0001]本专利技术属于深海高温热液流体的原位光谱探测领域，具体地说是一种适用于深海高温热液流体的耐腐蚀拉曼探头装置及方法。
技术介绍
[0002]由于深海热液喷口流体的温度可达450℃，pH值可低至2，并且富含金属硫化物颗粒，现有的传感器很难做到保温保压的原位探测；而在温度压强等外部条件变化时，金属硫化物颗粒会沉降附着，并且热液流体中的成分也可能发生改变。因此，需要改进现有的原位探测方式，避免温度压强等外部条件对原位测量结果带来的影响。防颗粒物附着的方式也需要改进，一方面通过前置过滤将粒径较大的颗粒物滤除，另一方面通过加热保持流体的温度避免颗粒物因溶解度变化造成的沉降附着。以上情况决定了针对深海高温热液流体，需要对传统探测装置进行改善，以克服温度维持方式和颗粒物附着两方面的不足。
技术实现思路
[0003]针对上述深海高温热液流体原位探测所存在的不足之处，本专利技术的目的在于提供一种适用于深海高温热液流体的耐腐蚀拉曼探头装置及方法。
[0004]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0005]本专利技术的拉曼探头装置包括探头舱、探杆、加热模块、光缆接头及液压接头，其中探头舱的探头舱壳体为内部中空结构，一端安装有所述光缆接头，另一端与所述探杆的一端密封连接，该探杆的另一端设有所述加热模块，所述探头舱壳体内安装有拉曼探头；所述探杆内部分别开设有探头通道及流体通道，该探杆上安装有液压接头，所述液压接头的一端与流体通道相连通，另一端通过液压管路与流体样品抽滤系统相连；所述加热模块包括加热模块本体、加热模块壳体及加热器，该加热模块本体的一端与所述探杆的另一端密封连接，所述加热模块本体的另一端安装有过滤器，所述探头通道及流体通道分别延伸至加热模块本体内部，该加热模块本体内分别设有光谱探测腔及进液通道，所述光谱探测腔的一端分别与探头通道及流体通道相连通，另一端通过所述进液通道与过滤器相连通；所述加热模块壳体安装于加热模块本体外部，所述加热器位于加热模块壳体内，并安装在所述加热模块本体外表面上，该加热器通过深海电缆与外接电源相连；所述光缆接头通过深海充油光缆与主耐压舱连接。
[0006]其中：所述加热模块壳体内还设有保温层，该保温层包裹于所述加热模块本体的外部，所述加热器安装于保温层上。
[0007]所述保温层内设有安装于加热模块本体上的温度传感器，该温度传感器通过电缆与所述主耐压舱连接，用于控制所述光谱探测腔的温度。
[0008]所述流体通道的轴向中心线与探头通道的轴向中心线相平行。
[0009]本专利技术适用于深海高温热液流体的耐腐蚀拉曼探头装置的使用方法为：所述主耐压舱通过深海充油光缆与探头相连，实现激发激光以及样品拉曼信号的传输；所述流体样
品抽滤系统通过液压管路与探杆相连，抽取外界的高温热液流体进入加热模块本体内的光谱探测腔中，实现进样；所述过滤器滤除高温热液流体中大粒径的颗粒物，所述外接电源通过深海电缆与加热模块内的加热器相连，维持进入光谱探测腔的高温热液流体样品的温度，在所述光谱探测腔内实现保温保压原位高温热液流体的拉曼光谱探测。具体为：
[0010]所述探杆通过液压接头经液压管路与流体样品抽滤系统相连，在所述流体样品抽滤系统的驱动下，高温热液流体从外界通过所述过滤器进入到加热模块本体内的光谱探测腔；
[0011]所述探头舱通过光缆接头经深海充油光缆与主耐压舱相连，所述主耐压舱内的激光器发出的激光经深海充油光缆，到达所述探头舱壳体内的拉曼探头、再出射到所述光谱探测腔内的高温热液流体样品中，激发高温热液流体样品产生拉曼信号；高温热液流体样品产生的后向拉曼信号由所述拉曼探头收集，并通过所述深海充油光缆进入到主耐压舱内的光谱仪，进行拉曼光谱的采集和保存；
[0012]所述外接电源经深海电缆给加热模块内的加热器供电，维持进入所述光谱探测腔的高温热液流体样品的温度；
[0013]所述加热模块壳体内还设有保温层，该保温层内设有安装于加热模块本体上的温度传感器，通过所述温度传感器控制光谱探测腔的温度。
[0014]本专利技术的优点与积极效果为：
[0015]本专利技术结构简单，设计合理，可在外接电源、主耐压舱和流体样品抽滤系统的配合下完成高温热液流体的保温保压原位探测；通过加热器对进入光谱探测腔的高温热液流体加热，一方面避免温度改变导致的流体样品中成分发生的变化，另一方面也可以避免温度变化时样品中固体颗粒物附着对光谱探测的影响。
附图说明
[0016]图1为本专利技术耐腐蚀拉曼探头装置的外部整体结构示意图；
[0017]图2为本专利技术耐腐蚀拉曼探头装置的结构剖视图；
[0018]其中：1为探头舱，2为探杆，3为加热模块，4为光缆接头，5为液压接头，6为深海充油光缆，7为液压管路，8为深海电缆，9为主耐压舱，10为流体样品抽滤系统，11为外接电源，12为过滤器，13为加热模块壳体，14为保温层，15为温度传感器，16为光谱探测腔，17为加热器，18为流体通道，19为探头通道，20为拉曼探头，21为探头舱壳体，22为加热模块本体，23为进液通道。
具体实施方式
[0019]下面结合附图对本专利技术作进一步详述。
[0020]如图1、图2所示，外围部件包括均为现有技术的主耐压舱9、流体样品抽滤系统10、外接电源11、深海充油光缆6、液压管路7及深海电缆8，本专利技术的耐腐蚀拉曼探头装置包括探头舱1、探杆2、加热模块3、光缆接头4及液压接头5，其中探头舱1的探头舱壳体21为内部中空结构，一端安装有光缆接头4，另一端与探杆2的一端密封连接，该探杆2的另一端设有加热模块3，探头舱壳体21内安装有拉曼探头20。探杆2内部分别开设有探头通道19及流体通道18，该流体通道18及探头通道19均沿轴向开设，本实施例的流体通道18的轴向中心线
与探头通道19的轴向中心线相平行。探杆2上安装有液压接头5，液压接头5的一端与流体通道18相连通，另一端通过液压管路7与流体样品抽滤系统10相连。
[0021]本实施例的加热模块3包括加热模块本体22、加热模块壳体13、温度传感器15及加热器17，该加热模块本体22的一端与探杆2的另一端密封连接，加热模块本体22的另一端安装有过滤器12，探头通道19及流体通道18分别延伸至加热模块本体22内部；该加热模块本体22内分别设有光谱探测腔16及进液通道23，光谱探测腔16的一端分别与探头通道19及流体通道18相连通，另一端通过进液通道23与过滤器12相连通。加热模块壳体13安装于加热模块本体22外部，加热器17位于加热模块壳体13内，本实施例的加热模块壳体13内还设有保温层14，该保温层14包裹于加热模块本体22的外部，加热器17安装于保温层14上，加热器17通过深海电缆8与外接电源11相连；在保温层14内设有安装于加热模块本体22上的温度传感器15，该温度传感器15通过电缆与主耐压舱9连接，用于控制光谱探测腔16的温度。光缆接头4通过深海充油本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种适用于深海高温热液流体的耐腐蚀拉曼探头装置，其特征在于：包括探头舱(1)、探杆(2)、加热模块(3)、光缆接头(4)及液压接头(5)，其中探头舱(1)的探头舱壳体(21)为内部中空结构，一端安装有所述光缆接头(4)，另一端与所述探杆(2)的一端密封连接，该探杆(2)的另一端设有所述加热模块(3)，所述探头舱壳体(21)内安装有拉曼探头(20)；所述探杆(2)内部分别开设有探头通道(19)及流体通道(18)，该探杆(2)上安装有液压接头(5)，所述液压接头(5)的一端与流体通道(18)相连通，另一端通过液压管路(7)与流体样品抽滤系统(10)相连；所述加热模块(3)包括加热模块本体(22)、加热模块壳体(13)及加热器(17)，该加热模块本体(22)的一端与所述探杆(2)的另一端密封连接，所述加热模块本体(22)的另一端安装有过滤器(12)，所述探头通道(19)及流体通道(18)分别延伸至加热模块本体(22)内部，该加热模块本体(22)内分别设有光谱探测腔(16)及进液通道(23)，所述光谱探测腔(16)的一端分别与探头通道(19)及流体通道(18)相连通，另一端通过所述进液通道(23)与过滤器(12)相连通；所述加热模块壳体(13)安装于加热模块本体(22)外部，所述加热器(17)位于加热模块壳体(13)内，并安装在所述加热模块本体(22)外表面上，该加热器(17)通过深海电缆(8)与外接电源(11)相连；所述光缆接头(4)通过深海充油光缆(6)与主耐压舱(9)连接。2.根据权利要求1所述适用于深海高温热液流体的耐腐蚀拉曼探头装置，其特征在于：所述加热模块壳体(13)内还设有保温层(14)，该保温层(14)包裹于所述加热模块本体(22)的外部，所述加热器(17)安装于保温层(14)上。3.根据权利要求2所述适用于深海高温热液流体的耐腐蚀拉曼探头装置，其特征在于：所述保温层(14)内设有安装于加热模块本体(22)上的温度传感器(15)，该温度传感器(15)通过电缆与所述主耐压舱(9)连接，用于控制所述光谱探测腔(16)的温度。4.根据权利要求1所述适...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜增丰，张鑫，栾振东，席世川，李连福，张建兴，宋永东，阎军，
申请(专利权)人：中国科学院海洋研究所，
类型：发明
国别省市：
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