基于深海热液区探测用浊度仪的研制

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物理、化学传感器和分析仪器组成的探测系统,可以通过拖拽的方式进行连续走航式观测,以获取海底物理、化学环境参数。该类拖拽系统调查面积大,具有作业周期短、研制成本低,能够一定程度上反映深海环境信息,是深海环境勘探的一种重要的技术手段。  浊度,作为水体光学特征的重要参数,广泛应用于海底热液活动调查中。深海热液活动的直接表现是热液喷发,使得周围海水的光学特性与普通海水存在一定差异。浊度作为热液口附近环境的特征量,其数据可作为发现海底热液活动的重要参考。  本文通过对比投射法和散射法等浊度测量方法,针对深海浊度特点,并参考国外的深海商业浊度计,选择了散射式浊度测量方法。通过对比光电阻、光电池、光敏二极管等光电转换器件的性能,选择光敏二极管作为检测元件。考虑到浊度的电信号比较微弱,设计了低噪声、高灵敏度的信号处理电路。  针对深海作业环境,对信号处理电路提出了低功耗的要求;针对浊度信号比较微弱,对信号处理电路提出了高灵敏度、低噪声要求;针对外界自然光的干扰,信号处理电路使用分时工作模式,在一定程度上减小背景光的干扰。  因为设备主要用于深海探测,浊度计封装的设计主要包括耐压壳体、浊度探头和水密件。浊度探头的设计不仅要考虑到探测性能,还要考虑到封装形式。为使设备便于投放和回收,浊度计封装必须小巧轻便。  浊度仪样机制作完成后,为验证系统的耐压和密封性能,进行了打压实验。随后,在实验室进行系统标定,通过与商业浊度计的对比实验,检验了系统的探测性能。经检验,浊度仪满足耐压和密封性要求,浊度计探测性能达到了设计要求。  最后,通过在龟山岛海域的海试,进一步检验浊度仪实际工作环境下的可靠性。海试结果表明,研制的浊度计能够发现海底浊度异常,可以完成寻找热液区的探测任务。
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