[發(fā)明專利]一種基于光纖光柵的海底孔隙水多參數(shù)原位觀測探桿及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111375309.5
• 申請日: 2021-11-19
• 公開（公告）號: CN114061664B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賈永剛;陳天;孫中強;李偉甲;權(quán)永崢
• 申請（專利權(quán)）人: 中國海洋大學(xué)
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G01D5/353;G01D5/38
• 代理公司: 濟南泉城專利商標(biāo)事務(wù)所 37218
• 代理人: 張冉冉

1.一種基于光纖光柵的海底孔隙水多參數(shù)原位觀測探桿，其特征在于：包括探桿本體和設(shè)置在探桿本體一端的探桿耐壓倉，

探桿耐壓倉的頂部密封安裝有傳感器陣列、水聲換能器和水密接插件，探桿耐壓倉的內(nèi)部安裝有與各傳感器電連接的光纖多參數(shù)解調(diào)儀、與水聲換能器和水密接插件線纜連接的總控系統(tǒng)以及用于供電的鋰電池，探桿耐壓倉的底部連接有開放式副倉，副倉外壁螺紋密封連接有貫穿副倉的金屬透水石，副倉的底部通過連接法蘭與探桿本體密封連接，副倉的頂部與探桿耐壓倉之間通過密封安裝一對多光纖水密接插件將光纖多參數(shù)解調(diào)儀的傳輸光纖引入探桿本體內(nèi)；

探桿本體包括若干個空心探桿單元，相鄰兩個探桿單元通過連接件密封連接，連接件內(nèi)形成有位于探桿單元軸線上的外部海水通道，以及與外部海水通道平行的孔隙流體通道，連接件內(nèi)部在每個孔隙流體通道中均嵌入安裝有孔隙流體控制器，連接件外部套設(shè)密封連接有圍設(shè)在各孔隙流體控制器外的金屬透水石，各孔隙流體通道在連接件上端面密封連接有光纖孔隙水傳感器，各孔隙流體通道在連接件下端面密封連接有采集 瓶，各光纖孔隙水傳感器并聯(lián)后通過一對多光纖水密轉(zhuǎn)接頭和一對多光纖水密接插件連接至傳輸光纖；

孔隙流體控制器包括外殼，外殼內(nèi)橫向設(shè)置有滑腔并在滑腔內(nèi)滑動連接有活塞，滑腔在遠離外部海水通道的一側(cè)設(shè)有與金屬透水石正對的滑腔開口，滑腔內(nèi)在靠近外部海水通道的一端設(shè)置有與活塞連接的光電驅(qū)動機構(gòu)，活塞中部橫向開設(shè)有流道且流道在滑腔開口一側(cè)設(shè)置流道入口，外殼位于孔隙流體通道內(nèi)的上下兩面分別開設(shè)有正對且與滑腔連通的外殼通道，活塞在流道上方分別開設(shè)有與流道連通的第一活塞通道和與流道連通的第二活塞通道，活塞在流道下方開設(shè)有與流道連通且與第二活塞通道正對的第三活塞通道。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖光柵的海底孔隙水多參數(shù)原位觀測探桿，其特征在于：光電驅(qū)動機構(gòu)包括設(shè)置在滑腔內(nèi)的固定光纖開關(guān)控制器和鋰電池，光纖開關(guān)控制器一側(cè)橫向設(shè)置有伸縮桿，伸縮桿上依次套設(shè)有電磁線圈和彈簧，彈簧靠近活塞的一端連接有鐵塊，鐵塊與活塞固定連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于光纖光柵的海底孔隙水多參數(shù)原位觀測探桿，其特征在于：光纖開關(guān)控制器由鋰電池供電，其接收端通過光纖水密接插件和傳輸光纖連接，其控制端與電磁線圈連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖光柵的海底孔隙水多參數(shù)原位觀測探桿，其特征在于：采集瓶的底部開設(shè)通道并在通道內(nèi)活動設(shè)置有密封活塞，密封活塞連接有設(shè)置在采集瓶底部下方的活塞釋放部，活塞釋放部內(nèi)開設(shè)有截面呈T型的孔隙流道，孔隙流道的T型兩端均在活塞釋放部上開設(shè)有通口，孔隙流道的T型底部在活塞釋放部的底部開設(shè)有釋放口，采集瓶底部在活塞釋放部的一側(cè)垂直固定有限位桿，活塞釋放部上固定有凸起部，且凸起部上開設(shè)有供限位桿穿過的限位通孔。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖光柵的海底孔隙水多參數(shù)原位觀測探桿，其特征在于：探桿本體的另一端為探桿尖端，探桿尖端包括用于與探桿單元連接的尖端連接件，尖端連接件內(nèi)形成有位于探桿單元軸線上的外部海水通道，以及與外部海水通道平行的孔隙流體通道，尖端連接件內(nèi)部在每個孔隙流體通道中均嵌入安裝有孔隙流體控制器，尖端連接件外部套設(shè)密封連接有圍設(shè)在各孔隙流體控制器外的金屬透水石，各孔隙流體通道在尖端連接件上端面螺紋密封連接有光纖孔隙水傳感器，尖端連接件的下端為錐形接口，并在接口內(nèi)螺紋安裝光纖CPTU探頭，光纖CPTU探頭內(nèi)設(shè)置有光纖CPTU傳感器，其數(shù)據(jù)傳輸線纜通過一對多光纖水密轉(zhuǎn)接頭連接至傳輸光纖。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖光柵的海底孔隙水多參數(shù)原位觀測探桿，其特征在于：探桿本體在探桿耐壓倉下方套設(shè)安裝有防沉降擋板，防沉降擋板上開設(shè)有滲透通孔。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖光柵的海底孔隙水多參數(shù)原位觀測探桿，其特征在于：采集瓶的外部為316L不銹鋼外殼，內(nèi)部為雙層玻璃隔熱層，玻璃表面設(shè)有鍍銀層。