[實(shí)用新型]一種多功能淺海時(shí)間系列沉積物捕獲和觀測(cè)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420791729.0
• 申請(qǐng)日: 2014-12-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204330417U
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張瑞端;劉志杰;余佳;殷汝廣;程永壽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)家海洋信息中心
• 主分類號(hào): G01N1/20
• 分類號(hào): G01N1/20;G01D21/02
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務(wù)所 42001
• 代理人: 黃瑞棠

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及海洋采樣和觀測(cè)技術(shù)，尤其涉及一種多功能淺海時(shí)間系列沉積物捕獲和觀測(cè)裝置，可用于淺海沉降顆粒物質(zhì)的采樣及其相關(guān)海水環(huán)境的觀測(cè)。

背景技術(shù)

海洋沉積環(huán)境是指海洋沉積物的堆積環(huán)境，其特征主要取決于堆積環(huán)境中的水動(dòng)力條件及物理、化學(xué)與生物過(guò)程。受波浪、海流和引力等多種因素的影響，在現(xiàn)代海洋范圍內(nèi)，無(wú)論從橫向或縱向(深度)來(lái)看，海水的動(dòng)力條件都不是均一的。根據(jù)溫度、鹽度、壓力及水動(dòng)力條件等自然特征的不同，可以把海域劃分成不同的沉積環(huán)境，每一個(gè)海洋環(huán)境又可以反映其沉積物的特征。鹽度是海水濃度的標(biāo)志，海洋中的許多現(xiàn)象和過(guò)程都與其分布和變化息息相關(guān)。而海水溫度及壓力的變化影響海洋生物族群的生長(zhǎng)與消亡。而海流流速的變化通常會(huì)對(duì)沉積速率產(chǎn)生影響。因此，通過(guò)海水溫鹽深及流速等海洋環(huán)境參數(shù)微變化的測(cè)量研究沉積物成分及速率的變化，對(duì)于海水環(huán)境對(duì)海洋沉積作用影響的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

海洋顆粒物質(zhì)記錄了海洋物理、化學(xué)和生物過(guò)程的有關(guān)信息。沉積物捕獲器是布放于海水中用于收集海洋沉降顆粒物質(zhì)的一種采樣設(shè)備，該設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)在一定時(shí)間內(nèi)獲取正在沉降的顆粒物質(zhì)。時(shí)間系列沉積物捕獲器可以通過(guò)設(shè)定一定的時(shí)間系列對(duì)水域中不同深度的沉降顆粒物質(zhì)進(jìn)行時(shí)空尺度上的高分辨率通量測(cè)量，是目前進(jìn)行海洋顆粒物質(zhì)通量研究不可或缺的重要方法，沉積物捕獲器是目前海洋沉積學(xué)、海洋化學(xué)、海洋生物學(xué)、海洋工程地質(zhì)學(xué)及海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域中非常實(shí)用的先進(jìn)采樣設(shè)備之一。

目前，國(guó)內(nèi)僅有少數(shù)幾家單位擁有該類取樣設(shè)備，國(guó)外雖有不少國(guó)家使用了?該類取樣設(shè)備，但僅實(shí)現(xiàn)了一定時(shí)間段內(nèi)的自動(dòng)采樣，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)對(duì)采樣時(shí)間內(nèi)海水環(huán)境的變化進(jìn)行定時(shí)跟蹤觀測(cè)。無(wú)法實(shí)現(xiàn)通過(guò)較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)海水環(huán)境參數(shù)微變化的記錄，分析沉積環(huán)境變化對(duì)沉積作用過(guò)程的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的就在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足，提供一種多功能淺海時(shí)間系列沉積物捕獲和觀測(cè)裝置。

本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

采用步進(jìn)電機(jī)和棘齒傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)采樣瓶的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，并通過(guò)自動(dòng)控制單元按照預(yù)先設(shè)置的時(shí)間系列和工作流程收集沉降顆粒，定時(shí)跟蹤觀測(cè)并記錄海水環(huán)境參數(shù)。

具體地說(shuō)，多功能淺海時(shí)間系列沉積物捕獲和觀測(cè)裝置(簡(jiǎn)稱裝置)的結(jié)構(gòu)是：

包括框架單元、沉積物捕獲單元、沉積物存儲(chǔ)單元、環(huán)境觀測(cè)單元和自動(dòng)控制單元；

框架單元是由6根等距離包羅水平放置的上部圓環(huán)、中部圓環(huán)和下部圓盤的垂直放置的圓管連接而成的圓筒形框架，是本裝置的支撐體；

在上部圓環(huán)和下部圓盤之間設(shè)置有沉積物捕獲單元，在下部圓盤的下部設(shè)置有沉積物存儲(chǔ)單元，沉積物捕獲單元的底部和沉積物存儲(chǔ)單元的上部對(duì)接，捕獲和存儲(chǔ)沉積物；

在中部圓環(huán)的兩側(cè)分別設(shè)置有環(huán)境觀測(cè)單元和自動(dòng)控制單元，沉積物存儲(chǔ)單元和環(huán)境觀測(cè)單元分別與自動(dòng)控制單元電氣連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)沉積物存儲(chǔ)單元和環(huán)境觀測(cè)單元的控制。

本裝置的使用方法及工作機(jī)理是：

在裝置投入使用前采用外接計(jì)算機(jī)連接本裝置的自動(dòng)控制單元，對(duì)自動(dòng)控制單元進(jìn)行激活及初始化設(shè)定，包括采樣時(shí)間間隔的設(shè)定和傳感器觀測(cè)時(shí)間間隔的設(shè)定。確定需要研究沉積速率的海域后，將該裝置與可回收錨系連接，并投入海中。裝置在到達(dá)指定時(shí)間后啟動(dòng)工作，在自身自動(dòng)控制單元的控制下，進(jìn)行采樣并定時(shí)切換采樣瓶，定時(shí)啟動(dòng)各傳感器觀測(cè)溫度、鹽度、壓力和海水流速等海洋環(huán)境參數(shù)并存儲(chǔ)至存儲(chǔ)器。完成全部時(shí)間系列的采樣及觀測(cè)工作后停止工作，等?待回收。回收后，即可獲取所需海洋沉積樣品，連接外接計(jì)算機(jī)后即可獲取跟蹤海水環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)的記錄。

本實(shí)用新型具有下列優(yōu)點(diǎn)和積極效果：

①采用時(shí)間系列控制，可實(shí)現(xiàn)根據(jù)設(shè)定定時(shí)切換采樣瓶，便于對(duì)海洋沉積作用進(jìn)行階段性和連續(xù)變化的研究；

②采樣的同時(shí)跟蹤記錄海水環(huán)境參數(shù)，為沉積環(huán)境的微變化對(duì)沉積作用影響的研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；

③低功耗設(shè)計(jì)，可滿足長(zhǎng)時(shí)間采樣及觀測(cè)的需要；

④操作簡(jiǎn)便，對(duì)裝置進(jìn)行初始化設(shè)定后，即可投入海中，采樣及觀測(cè)過(guò)程無(wú)需人工干預(yù)；

⑤適用于淺海沉降顆粒物質(zhì)的采樣及其相關(guān)海水環(huán)境的觀測(cè)。

附圖說(shuō)明

圖1為本裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，

圖2為固定盤21的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為轉(zhuǎn)動(dòng)盤22的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4.1為光電定位器25無(wú)狹縫251時(shí)的工作說(shuō)明示意圖；

圖4.2為光電定位器25有狹縫251時(shí)的工作說(shuō)明示意圖。

圖中：

00—框架單元，?