物理、化學(xué)傳感器和分析儀器組成的探測(cè)系統(tǒng)，可以通過拖拽的方式進(jìn)行連續(xù)走航式觀測(cè)，以獲取海底物理、化學(xué)環(huán)境參數(shù)。該類拖拽系統(tǒng)調(diào)查面積大，具有作業(yè)周期短、研制成本低，能夠一定程度上反映深海環(huán)境信息，是深海環(huán)境勘探的一種重要的技術(shù)手段。 濁度，作為水體光學(xué)特征的重要參數(shù)，廣泛應(yīng)用于海底熱液活動(dòng)調(diào)查中。深海熱液活動(dòng)的直接表現(xiàn)是熱液噴發(fā)，使得周圍海水的光學(xué)特性與普通海水存在一定差異。濁度作為熱液口附近環(huán)境的特征量，其數(shù)據(jù)可作為發(fā)現(xiàn)海底熱液活動(dòng)的重要參考。 本文通過對(duì)比投射法和散射法等濁度測(cè)量方法，針對(duì)深海濁度特點(diǎn)，并參考國外的深海商業(yè)濁度計(jì)，選擇了散射式濁度測(cè)量方法。通過對(duì)比光電阻、光電池、光敏二極管等光電轉(zhuǎn)換器件的性能，選擇光敏二極管作為檢測(cè)元件�？紤]到濁度的電信號(hào)比較微弱，設(shè)計(jì)了低噪聲、高靈敏度的信號(hào)處理電路。 針對(duì)深海作業(yè)環(huán)境，對(duì)信號(hào)處理電路提出了低功耗的要求；針對(duì)濁度信號(hào)比較微弱，對(duì)信號(hào)處理電路提出了高靈敏度、低噪聲要求；針對(duì)外界自然光的干擾，信號(hào)處理電路使用分時(shí)工作模式，在一定程度上減小背景光的干擾。 因?yàn)樵O(shè)備主要用于深海探測(cè)，濁度計(jì)封裝的設(shè)計(jì)主要包括耐壓殼體、濁度探頭和水密件。濁度探頭的設(shè)計(jì)不僅要考慮到探測(cè)性能，還要考慮到封裝形式。為使設(shè)備便于投放和回收，濁度計(jì)封裝必須小巧輕便。 濁度儀樣機(jī)制作完成后，為驗(yàn)證系統(tǒng)的耐壓和密封性能，進(jìn)行了打壓實(shí)驗(yàn)。隨后，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行系統(tǒng)標(biāo)定，通過與商業(yè)濁度計(jì)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)了系統(tǒng)的探測(cè)性能。經(jīng)檢驗(yàn)，濁度儀滿足耐壓和密封性要求，濁度計(jì)探測(cè)性能達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。 最后，通過在龜山島海域的海試，進(jìn)一步檢驗(yàn)濁度儀實(shí)際工作環(huán)境下的可靠性。海試結(jié)果表明，研制的濁度計(jì)能夠發(fā)現(xiàn)海底濁度異常，可以完成尋找熱液區(qū)的探測(cè)任務(wù)。
【學(xué)位單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2013
【中圖分類】：TH766
【部分圖文】：

圖 1.1 海底黑 煙囪底 煙囪 中噴出的煙（熱液）顏色并不一樣，由于成海底熱泉中噴出的煙并不是熱水，而是飽含著的金屬溶解度受溫度和壓力的影響極大，在熱液口附近由于度大幅度下降而沉積析出，在泉口周圍堆積成直立的底環(huán)境的水體特征的光學(xué)參數(shù)的濁度，在海底熱液泉 年-1985 年，Nelson 等[11][12]在大西洋洋中脊的 TAG 區(qū)水體，證實(shí)了濁度與懸浮顆粒物和顆粒 Fe 之間存在線存在著很好的關(guān)聯(lián)。后繼的一系列海洋探測(cè)發(fā)現(xiàn)，在對(duì)海底熱液泉口進(jìn)行的一系列探測(cè)獲得的數(shù)據(jù)顯示，(參考其他物理化學(xué)傳感器)。因此，即使海洋大部分是且波動(dòng)很小，但深海中的濁度跳變也基本上暗示有狀液考查與研究中，是一個(gè)必不可少的設(shè)備。狀

圖 2.1 粒子散射示意圖射光強(qiáng)度符合朗伯特—比爾定律（Lambert-Beer La0lI I e 光強(qiáng)度；0I 為透射光強(qiáng)度； 為包括散射和吸收在強(qiáng)度無光的系數(shù)；l是透射光程。定律可以看出，在溶液光學(xué)性質(zhì)不變的前提下，溶數(shù)級(jí)數(shù)衰減。衰減系數(shù)不僅與水質(zhì)有關(guān)，而且與傳光學(xué)性質(zhì)，散射光在空間上的強(qiáng)度分布與微粒的直強(qiáng)度等因素有關(guān)。入射光波長(zhǎng)和散射空間內(nèi)分布的生影響。[23]是光的波粒二象性。光本身是電磁波，當(dāng)其在水體射和散射。光的散射形式同光入射光的波長(zhǎng)和顆粒

圖 2.2 90o方向散射示意圖圖所示，當(dāng)一束強(qiáng)度為0I 的入射光，射入 X 軸正方向的水溶液中時(shí)，根據(jù) Lam達(dá) x 處的光強(qiáng)為：0KTxxI I e 中，K 為衰減常數(shù)，與濁度T 的乘積項(xiàng)構(gòu)成衰減系數(shù)。對(duì)xI 取微分，則由上0KTxIxd KTI e dx 束在 x處發(fā)生散射，到達(dá)距離散射光 y 處的光敏檢測(cè)器件的強(qiáng)度為KTyxIs KsTI e 中Ks為散射系數(shù)，T 為水體的濁度，與溶液濃度相關(guān)。則總的散射光能量強(qiáng)0ssKTx KTyI sd I dx Is KsTI e e dx 上式（2.8）積分：2x

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2816322