详情

原文传递基于自然电位测量的海底边界层原位实时监测装置及方法

专利名称：	基于自然电位测量的海底边界层原位实时监测装置及方法
摘要：	本发明属于海底环境观测技术领域和海洋工程地质技术领域，涉及一种基于自然电位测量海底边界层原位实时监测装置及方法。本发明采用的观测装置是自然电位测量探杆，其电极为稳定性较高的固态环形参比电极，无需对电极供电，不受电极极化影响；测量的是海水与海底沉积物两种不同物质因自然电位产生的电势差值，通过两电极间电势差的大小来确定海床界面，反映海床面上下物质浓度的变化；且探杆结构简单，监测方法清晰明了，监测精度高。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山东;37
申请人：	中国海洋大学
发明人：	贾永刚;范智涵;徐海波;胡聪;田壮才;单红仙
专利状态：	有效
申请日期：	2019-09-03T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-05T00:00:00+0800
申请号：	CN201910826394.9
公开号：	CN110411923A
代理机构：	济南泉城专利商标事务所
代理人：	张贵宾
分类号：	G01N15/04(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	266100 山东省青岛市崂山区松岭路238号
主权项：	1.一种基于自然电位测量的海底边界层原位实时监测装置,包括自然电位测量探杆和主控装置,其特征在于,所述自然电位测量探杆中部为杆体,杆体顶部设置有采集舱，杆体底部设置有锥尖，沿杆体长度方向等距预留有多个用于放置环形固体参比电极的凹槽；所述主控装置包括放置在采集舱内部的采集仪及数据传输设备，采集仪输入端通过线路电性连接环形固体参比电极，输出端通过线路电性连接数据传输设备。 2.根据权利要求1所述的基于自然电位测量的海底边界层原位实时监测装置,其特征在于,所述环形固体参比电极以钛合金为骨架，表面均匀涂抹厚度0.1-1mm的石墨烯，涂抹后置于烤箱中150℃下保持30分钟制得。 3.根据权利要求1或2所述的基于自然电位测量的海底边界层原位实时监测装置,其特征在于,所述采集舱内还设有电路板，采集仪内含高精度电压表且自带数据处理及存储功能，采集仪为自容式或实时传输式，多个环形固体参比电极分别连接电压表并通过电路板上的开关单独控制。 4.根据权利要求1所述的基于自然电位测量的海底边界层原位实时监测装置,其特征在于,所述采集舱顶部和侧面设有方便提拉或固定的挂钩。 5.利用权利要求1或2所述装置基于自然电位测量的海底边界层原位实时监测方法，其特征在于，包括如下步骤： 1）将两个固体参比电极分别放入预监测区清澈海水与海床沉积物中，得到自然电位的差值作为参考值V；测量时电压表正极连接监测区清澈海水中的固态参比电极，负极连接所述海床沉积物中的固态参比电极； 2）将自然电位测量探杆贯入到预监测海床中，使得环形固体参比电极下端部分埋藏在海床沉积物中，上端部分位于水体中； 3）通过采集仪控制各环形固体参比电极所对应测量电路的开关，从上到下依次采集相邻电极之间的电势差，得到电势差发生突变的点，即为海床界面相对探杆的位置； 4）确定海床界面后，将发生突变点上方的环形固体参比电极设定为固定电极，分别测量与其上方和下方所有电极的电势差，对比步骤1）中得到的参考值V，分析该点上下位置悬浮泥沙浓度变化； 5）根据提前预设的采集仪采集频率，重复步骤3）和步骤4），根据长期实时监测数据分析海底边界层动态变化，即得到一定时间范围内海底边界层的动态变化过程，通过其动态变化过程预测一定时间范围内海床侵蚀淤积情况； 6）通过数据传输设备将原始采集数据、分析及预测结果发送至平台。 6.根据权利要求6所述基于自然电位测量的海底边界层原位实时监测方法，其特征在于，所述环形固体参比电极埋藏在海床沉积物中的数量和位于水体中的数量相同。 7.根据权利要求6所述基于自然电位测量的海底边界层原位实时监测方法，其特征在于，所述步骤4）中，悬浮泥沙浓度变化采用如下方法获得：步骤3）中电势差发生突变的两个电极环的中间位置即为突变点，将其作为海床界面在探杆中的相对位置，高度记为h；确定海床界面后，以突变点上方的电极环作为固定电极，标号为a0； a0上方的电极标号依次为a1、a2、…、an，a0下方的电极标号依次为a-1、a-2、…、a-n；依次测量与其上下方所有电极的电势差记录为V1、V-1、 …、Vn，水中悬浮泥沙浓度梯度式式中Ch为悬浮泥沙浓度在垂直方向上的分布，k为浓度系数,固定电极间的电势差，h为测量的电极环相对固定电极的距离。
所属类别：	发明专利