[發明專利]深海熱液口溫度場原位在線聲學檢測方法

無效

• 申請號: 200910154610.6
• 申請日: 2009-11-19
• 公開（公告）號: CN101699236A
• 公開（公告）日: 2010-04-28
• 發明（設計）人: 陳鷹;樊煒;潘華辰;毛潔;蔡勇;張祝軍;吳民忠;吳友鳳
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01K11/24
• 分類號: G01K11/24
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明屬于深海裝備技術領域，涉及一種深海熱液口溫度場原位在線 聲學檢測方法。

背景技術

對現代熱液活動的溫度場分布原位監測是熱液活動研究中的重要內容 之一，也是研究深海熱液噴口及其周圍深部生物圈、探究海底熱液成礦作 用機理的基礎研究工作。溫度場分布又是熱液系統輸入海洋熱通量計算的 重要參數。但由于熱液活動區的高溫高壓極端環境限制，現有的測定熱液 口溫度的有效手段和技術非常有限。迄今為止已經開發了可以測量熱液口 點溫度的溫度計。現有的手段主要用溫度傳感器陣列進行測量，但傳統的 接觸式溫度測量裝置具有很大的局限性：首先，接觸式測量會干擾熱液口 的溫度；其次，接觸式溫度測量只能測量熱液口某些點的溫度，無法得到 熱液區域二維和三維的溫度場分布數據。綜上所述，目前深海熱液口測溫 的主要手段無法對熱液流體的溫度場準確測量。因此海洋科學家無法對脊- 洋反應區內整個溫洋脊剖面的熱能通量進行準確估計，只能在現有資料基 礎上進行一個恰當的估計。目前，國內尚未有一種能夠實現熱液噴口溫度 場原位監測，給出定量溫度信息的方法面市。

發明內容

本發明的目的在于克服傳統的海底熱液噴口溫度測量的缺點，提供了 一種運行穩定可靠、測量準確快速的深海熱液口溫度場原位在線聲學檢測 方法。

本發明方法的步驟是：

步驟(1)、將三十二個水聲換能器分為兩層設置在支架上，層高為0.5m， 每一層有十六個水聲換能器，十六個水聲換能器組成圍合成正方形，正方 形的每邊上設置四個水聲換能器，每條邊上水聲換能器的間距為0.3m；

步驟(2)、用掃頻范圍為18kHz～23kHz，聲壓級為69dB的掃頻信號源 發射卡驅動第一層任意一個水聲換能器發射聲波信號，同層其余15個水聲 換能器都作為接收水聲換能器接收聲信號，分別將這15個接收水聲換能器 接收到的聲波信號與發射水聲換能器發射的聲波信號進行互相關函數分析

R(n)=Σk=0k=Nf1*(k)·f2(k+n)]]>

其中R(n)為互相關函數，N為采樣點數，可根據所需的測量精度設定， f₁(k)是發送水聲換能器發送的聲源信號，f₂(k)是接收水聲換能器采集到 的離散聲波信號，互相關函數取得最大值的延遲時間即為聲波的傳播時間。

再通過切換電路把按照逆時針方向確定的緊臨上一個水聲換能器的下 一個水聲換能器作為發射聲波信號的水聲換能器，同層其余十五個水聲換 能器作為接收聲波信號的水聲換能器，再次利用互相關函數計算聲波的傳 播時間，以此類推，直到完成第二層中的最后一個水聲換能器作為發射聲 波信號的水聲換能器時的互相關函數分析。這樣切換電路共切換三十一次 形成一個完整的周期；

步驟(3)、計算聲波傳播路徑的平均溫度值t。

c(D，S，t)＝c(0，S，t)+(16.23+0.253t)D

????????????+(0.213-0.1t)D²+[0.016

????????????+0.0002(S-35)](S-35)tD

式中：

c(0，S，t)＝1449.05+45.7t-5.21t²

????????????+0.23t³-(1.333-0.126t