一种海底沉积物热特性测量系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种海底沉积物热特性测量系统及方法，涉及海底探测领域，该系统中所述下位机硬件模块分别与遥控无人潜水器、上位机控制模块和热特性测量与计算装置通讯；上位机控制模块用于向下位机硬件模块发送取样与测量指令，同时用于接收下位机硬件系统反馈的温度和晶振计时数据；下位机硬件模块用于根据取样与测量指令进行海底沉积物取样、实时采集海底沉积物样品的采集数据以及根据采集数据确定海底沉积物样品加热结束后的温度

【技术实现步骤摘要】
一种海底沉积物热特性测量系统及方法


[0001]本专利技术涉及海底探测领域，特别是涉及一种海底沉积物热特性测量系统及方法。

技术介绍

[0002]海底热流数据对板块构造动力学、地球内部热状态、大洋岩石圈及洋盆演化、大陆边缘形成过程、板块俯冲、海底资源等领域的研究具有重要意义。海底沉积物的热特性参数，如海底沉积物的导热系数、热扩散率等，是计算海底热流的必备参数。现有的海底沉积物热特性测量装置，存在测量参数单一、无法同时测量多组参数以及测量过程中无法避免环境扰动的问题。
[0003]为解决以上问题，亟需提供一种海底沉积物热特性测量系统，以提高测量的准确性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种海底沉积物热特性测量系统及方法，能够提高测量的准确性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种海底沉积物热特性测量系统，在待测海域，利用遥控无人潜水器(Remote OperatedVehicle，ROV)布设所述的一种海底沉积物热特性测量系统；测量系统包括：上位机控制模块、下位机硬件模块以及热特性测量与计算装置；
[0007]所述下位机硬件模块分别与遥控无人潜水器、所述上位机控制模块和所述热特性测量与计算装置通讯；
[0008]所述上位机控制模块用于向所述下位机硬件模块发送取样与测量指令，同时用于接收所述下位机硬件系统反馈的温度和晶振计时数据；
[0009]所述下位机硬件模块用于根据取样与测量指令进行海底沉积物取样、实时采集海底沉积物样品的采集数据以及根据采集数据确定海底沉积物样品加热结束后的温度
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时间关系；所述采集数据包括：海底沉积物样品初始温度、加热后温度以及加热后温度降到初始温度的时间；
[0010]所述热特性测量与计算装置用于根据海底沉积物样品加热结束后的温度
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时间关系，采用牛顿
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拉夫逊法计算海底沉积物的导热系数和热扩散系数。
[0011]可选地，所述上位机控制模块采用RS485通讯协议向所述下位机硬件模块发送取样与测量指令。
[0012]可选地，所述下位机硬件模块包括：主控板、通讯接口、开关元器件、加热器、数据采集单元和数据存储单元；
[0013]所述主控板通过通讯接口与所述上位机控制模块通讯；所述主控板分别与开关元器件、加热器、数据采集单元和数据存储单元连接；
[0014]所述开关元器件用于接收水下遥控无人潜水器的开关信号；
[0015]所述加热器用于为海底沉积物样品的热特性测量过程提供热流；
[0016]所述数据采集单元用于采集海底沉积物样品的温度信号以及位移信号；
[0017]所述数据存储单元用于存储采集海底沉积物样品的温度信号。
[0018]可选地，所述数据采集单元包括：温度采集传感器、霍尔传感器、采集板、采集板接口和采集板供电接口；
[0019]所述温度采集传感器通过所述采集板以及所述采集板接口与所述主控板连接；
[0020]所述采集板用于对所述温度采集传感器采集的温度信号进行AD转换；所述采集板供电接口用于为所述采集板供电；
[0021]所述霍尔传感器与所述主控板连接。
[0022]可选地，所述下位机硬件模块还包括：电源单元。
[0023]可选地，所述电源单元包括：电池与电源分配子单元；
[0024]所述电池与所述主控板连接；所述电池通过所述电源分配子单元为所述下位机硬件模块供电。
[0025]一种海底沉积物热特性测量方法，应用于所述的一种海底沉积物热特性测量系统，测量方法包括：
[0026]主控板接收取样与测量指令，并根据取样与测量指令，进行海底沉积物取样；
[0027]根据霍尔传感器确定海底沉积物取样完成后，控制温度传感器以指定频率采集海底沉积物样品的温度信号以及初始温度；
[0028]利用加热器对海底沉积物样品进行加热，直至加热到预设温度；
[0029]当海底沉积物样品的温度下降到初始温度后，确定海底沉积物样品加热结束后的温度
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时间关系；
[0030]根据海底沉积物样品加热结束后的温度
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时间关系，采用牛顿
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拉夫逊法计算海底沉积物的导热系数和热扩散系数。
[0031]可选地，所述海底沉积物样品的温度下降到初始温度后，确定海底沉积物样品加热结束后的温度
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时间关系，之后还包括：
[0032]将采集数据进行存储。
[0033]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0034]本专利技术所提供的一种海底沉积物热特性测量系统及方法，在待测海域，利用遥控无人潜水器布设所述的一种海底沉积物热特性测量系统，进而利用下位机硬件模块和热特性测量与计算装置原位测量海底沉积物的热特性参数，可实现海底沉积物多参数的精确测量，能够提高测量的准确性。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0036]图1为本专利技术所提供的一种海底沉积物热特性测量系统结构示意图；
[0037]图2为下位机硬件模块结构示意图；
[0038]图3为采用牛顿
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拉夫逊法计算沉积物的热特性参数流程图。
具体实施方式
[0039]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0040]本专利技术的目的是提供一种海底沉积物热特性测量系统及方法，通过对海底沉积物进行原位取样与实时测量来获取其热特性参数，能够提高测量的准确性。
[0041]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0042]如图1所示，本专利技术所挺过的一种海底沉积物热特性测量系统，在待测海域，利用遥控无人潜水器布设所述的一种海底沉积物热特性测量系统；测量系统包括：上位机控制模块、下位机硬件模块以及热特性测量与计算装置。
[0043]所述下位机硬件模块分别与遥控无人潜水器、所述上位机控制模块和所述热特性测量与计算装置通讯。所述上位机控制模块采用RS485通讯协议向所述下位机硬件模块发送取样与测量指令。
[0044]所述上位机控制模块用于向所述下位机硬件模块发送取样与测量指令，同时用于接收所述下位机硬件系统反馈的温度和晶振计时数据。
[0045]所述下位机硬件模块用于根据取样本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海底沉积物热特性测量系统，其特征在于，在待测海域，利用遥控无人潜水器布设所述的一种海底沉积物热特性测量系统；测量系统包括：上位机控制模块、下位机硬件模块以及热特性测量与计算装置；所述下位机硬件模块分别与遥控无人潜水器、所述上位机控制模块和所述热特性测量与计算装置通讯；所述上位机控制模块用于向所述下位机硬件模块发送取样与测量指令，同时用于接收所述下位机硬件系统反馈的温度和晶振计时数据；所述下位机硬件模块用于根据取样与测量指令进行海底沉积物取样、实时采集海底沉积物样品的采集数据以及根据采集数据确定海底沉积物样品加热结束后的温度
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时间关系；所述采集数据包括：海底沉积物样品初始温度、加热后温度以及加热后温度降到初始温度的时间；所述热特性测量与计算装置用于根据海底沉积物样品加热结束后的温度
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时间关系，采用牛顿
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拉夫逊法计算海底沉积物的导热系数和热扩散系数。2.根据权利要求1所述的一种海底沉积物热特性测量系统，其特征在于，所述上位机控制模块采用RS485通讯协议向所述下位机硬件模块发送取样与测量指令。3.根据权利要求1所述的一种海底沉积物热特性测量系统，其特征在于，所述下位机硬件模块包括：主控板、通讯接口、开关元器件、加热器、数据采集单元和数据存储单元；所述主控板通过通讯接口与所述上位机控制模块通讯；所述主控板分别与开关元器件、加热器、数据采集单元和数据存储单元连接；所述开关元器件用于接收水下遥控无人潜水器的开关信号；所述加热器用于为海底沉积物样品的热特性测量过程提供热流；所述数据采集单元用于采集海底沉积物样品的温度信号以及位移信号；所述数据存储单元用于存储采集海底沉积物样品的温度信号。4.根据权利要求3所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：周忠会，陈家旺，艾景坤，张春月，王豪，周建玲，周朋，高峰，方玉平，戴文迪，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：