海底熱液不僅蘊(yùn)含著豐富的金屬硫化物資源、也在向我們展示著極端自然環(huán)境下的生物群落,因此海底熱液活動(dòng)的相關(guān)研究迅速發(fā)展成為前沿?zé)狳c(diǎn)。聲音與溫度是海底熱液活動(dòng)的兩個(gè)重要特點(diǎn):其一,海底熱液活動(dòng)主要受海底火山、地震潮汐等影響,因此我們可以通過(guò)監(jiān)測(cè)海底低頻率段噪聲來(lái)研究熱液活動(dòng)的變化;其二,隨著熱液活動(dòng)的變化,熱液溫度會(huì)隨之有規(guī)律地變化。通過(guò)監(jiān)測(cè)海底熱液活動(dòng)溫度與聲音的變化,可以在聲音、溫度異常時(shí)使用本課題組研制的熱液保真采樣器進(jìn)行熱液的采集,以便對(duì)熱液活動(dòng)的機(jī)理進(jìn)一步研究。根據(jù)以上分析,本文主要從以下幾個(gè)方面展開(kāi)工作:聲音時(shí)序監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。首先,通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn),研究分析海底熱液活動(dòng)聲音特性,明確系統(tǒng)聲音采集頻率范圍。其次,對(duì)系統(tǒng)信號(hào)處理電路,包括濾波模塊和放大模塊,進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì),確保系統(tǒng)信號(hào)被準(zhǔn)確地傳遞至單片機(jī)。最后,明確系統(tǒng)噪聲計(jì)算方法。聲音時(shí)序監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。首先,基于上節(jié)對(duì)系統(tǒng)的相關(guān)分析,結(jié)合系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求,完成系統(tǒng)硬件電路的相關(guān)設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)噪聲的計(jì)算分析。其次,對(duì)系統(tǒng)軟件部分進(jìn)行設(shè)計(jì),其中重點(diǎn)完成放大模塊軟件設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)異常判斷算法。最后,對(duì)上位機(jī)通訊模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。溫度時(shí)序監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。首先,基于海底熱液活動(dòng)溫度特征,明確系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)指標(biāo);其次,結(jié)合系統(tǒng)性能需求,利用模塊化設(shè)計(jì)理念,完成系統(tǒng)的硬件電路的設(shè)計(jì);最后,分別就系統(tǒng)下位機(jī)和上位機(jī)部分進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。試驗(yàn)研究。首先,對(duì)聲音時(shí)序監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行性能測(cè)試,并進(jìn)行水池試驗(yàn)的設(shè)計(jì)。其次,對(duì)溫度時(shí)序監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行通道標(biāo)定與系統(tǒng)標(biāo)定兩方面工作,并在此基礎(chǔ)上完成水池試驗(yàn)與恒溫浴槽試驗(yàn)。最后,對(duì)上述試驗(yàn)情況進(jìn)行總結(jié)與分析。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：P714
【部分圖文】：

現(xiàn)代海底熱液活動(dòng)主要分布在地質(zhì)構(gòu)造不穩(wěn)定的區(qū)域，如洋中脊、弧后擴(kuò)??張盆地以及海底火山口，是巖石圈和大洋之間進(jìn)行能量和物質(zhì)交換的過(guò)程［７］。??海底熱液的形成過(guò)程如圖１－１所示：（１）在洋中脊地帶，由于活躍的地質(zhì)運(yùn)??動(dòng)，造成巖石中產(chǎn)生了斷裂和裂縫。冷海水得以通過(guò)新形成的地殼裂縫滲入海??底。（２）在巖漿的作用下，海底巖石被加熱并與滲入的海水發(fā)生劇烈反應(yīng)。經(jīng)??過(guò)一段時(shí)間的接觸，海水獲得了能量，并從巖石中帶走了大量的金屬元素。??（３）被加熱的海水?dāng)y帶著大量礦物質(zhì)從裂縫噴薄而出。由于溫度的不同，在海??水流出海底時(shí)可形成黑煙囪、白煙囪［８］［９］［１（）］［１１］。??１??

??圖１－４熱液保真采樣器在胡安德富卡洋脊熱液區(qū)和黃石公園熱液區(qū)采樣??三、原位探測(cè)技術(shù)。原位探測(cè)技術(shù)是指被放置于熱液口附近的原位傳感器??直接進(jìn)行物理與化學(xué)量的自主測(cè)量與分析的技術(shù)。采集的數(shù)據(jù)可以通過(guò)無(wú)線或??有線進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸，用于監(jiān)測(cè)熱液的連續(xù)變化。??美國(guó)俄勒岡州立大學(xué)等單位研制的“Ｉｓｏｓａｍｐｌｅｒ”采樣器能夠長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)熱液溫??度、流速以及其他熱液參數(shù)，通過(guò)與海底觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期的原??位觀測(cè)ｔ２４］。美國(guó)明尼蘇達(dá)大學(xué)近年來(lái)研發(fā)的原位化學(xué)測(cè)量設(shè)備（如圖１－５所??示）利用化學(xué)電極對(duì)熱液區(qū)的ｐＨ、Ｈ２Ｓ等化學(xué)量進(jìn)行了原位探測(cè)??美國(guó)華盛頓大學(xué)研制的“Ｌａｒｅｄｏ”采樣器（如圖１－６所示）可在特定熱液噴口長(zhǎng)時(shí)??間進(jìn)行原位培養(yǎng)并記錄連續(xù)的溫度數(shù)據(jù)［２９］。??■■ｎ??圖１－５原位化學(xué)測(cè)量設(shè)備?圖１－６?“Ｌａｒｅｄｏ”采樣器??１．２．２熱液活動(dòng)聲音監(jiān)測(cè)技術(shù)研究現(xiàn)狀??海底熱液一般都處于地質(zhì)活躍板塊，因此熱液活動(dòng)經(jīng)常受海底火山、地震潮??汐等影響。這是海底熱液活動(dòng)區(qū)的一大重要特征，使得通過(guò)監(jiān)測(cè)海底火山、地??４??

??圖１－４熱液保真采樣器在胡安德富卡洋脊熱液區(qū)和黃石公園熱液區(qū)采樣??三、原位探測(cè)技術(shù)。原位探測(cè)技術(shù)是指被放置于熱液口附近的原位傳感器??直接進(jìn)行物理與化學(xué)量的自主測(cè)量與分析的技術(shù)。采集的數(shù)據(jù)可以通過(guò)無(wú)線或??有線進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸，用于監(jiān)測(cè)熱液的連續(xù)變化。??美國(guó)俄勒岡州立大學(xué)等單位研制的“Ｉｓｏｓａｍｐｌｅｒ”采樣器能夠長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)熱液溫??度、流速以及其他熱液參數(shù)，通過(guò)與海底觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期的原??位觀測(cè)ｔ２４］。美國(guó)明尼蘇達(dá)大學(xué)近年來(lái)研發(fā)的原位化學(xué)測(cè)量設(shè)備（如圖１－５所??示）利用化學(xué)電極對(duì)熱液區(qū)的ｐＨ、Ｈ２Ｓ等化學(xué)量進(jìn)行了原位探測(cè)??美國(guó)華盛頓大學(xué)研制的“Ｌａｒｅｄｏ”采樣器（如圖１－６所示）可在特定熱液噴口長(zhǎng)時(shí)??間進(jìn)行原位培養(yǎng)并記錄連續(xù)的溫度數(shù)據(jù)［２９］。??■■ｎ??圖１－５原位化學(xué)測(cè)量設(shè)備?圖１－６?“Ｌａｒｅｄｏ”采樣器??１．２．２熱液活動(dòng)聲音監(jiān)測(cè)技術(shù)研究現(xiàn)狀??海底熱液一般都處于地質(zhì)活躍板塊，因此熱液活動(dòng)經(jīng)常受海底火山、地震潮??汐等影響。這是海底熱液活動(dòng)區(qū)的一大重要特征，使得通過(guò)監(jiān)測(cè)海底火山、地??４??
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本文編號(hào)：2885262