基于電阻率測(cè)量的海床蝕積過(guò)程原位監(jiān)測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、本論文基于國(guó)家863項(xiàng)目“風(fēng)暴過(guò)程中海底沉積物再懸浮通量原位監(jiān)測(cè)技術(shù)”編號(hào)2008AA09Z109)開(kāi)展研究，研制了一套基于電阻率測(cè)量的海床侵蝕淤積過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)原位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)嵤┖Ｋ?沉積物界面位置的原位監(jiān)測(cè)。 本文研究?jī)?nèi)容主要包括以下兩個(gè)方面： 1系統(tǒng)設(shè)計(jì)： ①設(shè)計(jì)電阻率蝕積監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)； ②完成該系統(tǒng)三個(gè)部分的設(shè)計(jì)：機(jī)械探桿、主控部分及分析處理軟件部分，通過(guò)實(shí)驗(yàn)選擇探桿的直徑、材

2、料和極距，確定環(huán)形電極電阻率計(jì)算方法，完成探桿設(shè)計(jì)，對(duì)主控部分劃分模塊完成硬件和軟件設(shè)計(jì)，對(duì)分析處理軟件劃分模塊完成設(shè)計(jì)； ③對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行誤差和精度分析； ④系統(tǒng)參數(shù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試與調(diào)整； ⑤進(jìn)行系統(tǒng)機(jī)械組合總裝，完成整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)； 2系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證： ①室內(nèi)對(duì)比實(shí)驗(yàn)：和現(xiàn)有的商業(yè)化儀器測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證系統(tǒng)測(cè)試數(shù)據(jù)正確性； ②室內(nèi)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)的有效性； ③進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)原

3、位實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行原位測(cè)試的有效性驗(yàn)證。 本論文采用的研究方法：在整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，采用了自上而下、分模塊的設(shè)計(jì)方式，保證了系統(tǒng)具有很好的整體性；在系統(tǒng)調(diào)試和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證過(guò)程中，設(shè)計(jì)了多種實(shí)驗(yàn)，采用分步驟進(jìn)行驗(yàn)證的方式，確保系統(tǒng)驗(yàn)證過(guò)程有序進(jìn)行和經(jīng)過(guò)驗(yàn)證系統(tǒng)的測(cè)試穩(wěn)定性。 本文主要結(jié)論概括如下： 1．系統(tǒng)設(shè)計(jì)： ①探桿：通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析，選擇探桿電極布設(shè)方法為環(huán)形布設(shè)、探桿直徑7cm和電極間距1

4、cm； ②主控部分：采樣頻率64次/s，采樣間隔初步確定為8s，經(jīng)誤差分析可以達(dá)到靜態(tài)0.012Ω·m電阻率精度。 ③上位機(jī)數(shù)據(jù)處理軟件：開(kāi)發(fā)完成了儀器參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)處理和曲線擬合三個(gè)模塊，采用的VC++6.0完成界面部分和計(jì)算部分，matcom4.5完成曲線繪制及曲線擬合。 2．系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證： ①室內(nèi)對(duì)比實(shí)驗(yàn)：與商業(yè)化E60BN高密度電法儀和電導(dǎo)率儀數(shù)據(jù)對(duì)比，驗(yàn)證了本系統(tǒng)測(cè)試土體和海水電阻率數(shù)據(jù)

5、的有效性； ②室內(nèi)界面測(cè)試實(shí)驗(yàn)：經(jīng)實(shí)驗(yàn)確定自制系統(tǒng)界面測(cè)定誤差在0.80cm以?xún)?nèi)，提出了中間值-直線界面分析方法，對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，獲得的界面位置和實(shí)際觀察到的結(jié)果具有很好的一致性，在多次反復(fù)實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證了系統(tǒng)電阻率數(shù)據(jù)測(cè)試的有效性、測(cè)試界面的正確性，和系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性； ③現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在海洋水動(dòng)力條件較為平靜時(shí)，測(cè)試結(jié)果很好的反映海水-沉積物界面；當(dāng)水動(dòng)力作用較強(qiáng)時(shí)，目前儀器所用電極的極化效應(yīng)對(duì)

6、測(cè)試結(jié)果影響較大，將在下一步研究中通過(guò)改變電極材料來(lái)完善。 本論文創(chuàng)新點(diǎn)主要包括以下三個(gè)方面： 1多電極自動(dòng)切換自動(dòng)記錄，基于電阻率測(cè)量的海床蝕積監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)； 2分級(jí)電極殲關(guān)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的主控軟件，極大的減小了多電極電路的硬件開(kāi)銷(xiāo)，縮小了整個(gè)系統(tǒng)的體積； 3提出了海水-沉積物界面的中間值-直線分析方法，并在多次實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證了其分析數(shù)據(jù)的有效性。 本論文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)有待進(jìn)一步工作改進(jìn)系統(tǒng)設(shè)