海底熱液不僅蘊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,因此海底熱液活動的相關研究迅速發(fā)展成為前沿熱點。聲音與溫度是海底熱液活動的兩個重要特點:其一,海底熱液活動主要受海底火山、地震潮汐等影響,因此我們可以通過監(jiān)測海底低頻率段噪聲來研究熱液活動的變化;其二,隨著熱液活動的變化,熱液溫度會隨之有規(guī)律地變化。通過監(jiān)測海底熱液活動溫度與聲音的變化,可以在聲音、溫度異常時使用本課題組研制的熱液保真采樣器進行熱液的采集,以便對熱液活動的機理進一步研究。根據以上分析,本文主要從以下幾個方面展開工作:聲音時序監(jiān)測系統(tǒng)的設計方法。首先,通過查閱相關文獻,研究分析海底熱液活動聲音特性,明確系統(tǒng)聲音采集頻率范圍。其次,對系統(tǒng)信號處理電路,包括濾波模塊和放大模塊,進行相關設計,確保系統(tǒng)信號被準確地傳遞至單片機。最后,明確系統(tǒng)噪聲計算方法。聲音時序監(jiān)測系統(tǒng)的設計。首先,基于上節(jié)對系統(tǒng)的相關分析,結合系統(tǒng)設計要求,完成系統(tǒng)硬件電路的相關設計以及系統(tǒng)噪聲的計算分析。其次,對系統(tǒng)軟件部分進行設計,其中重點完成放大模塊軟件設計與數(shù)據異常判斷算法。最后,對上位機通訊模塊進行設計。溫度時序監(jiān)測系統(tǒng)的設計。首先,基于海底熱液活動溫度特征,明確系統(tǒng)的相關技術指標;其次,結合系統(tǒng)性能需求,利用模塊化設計理念,完成系統(tǒng)的硬件電路的設計;最后,分別就系統(tǒng)下位機和上位機部分進行簡單分析。試驗研究。首先,對聲音時序監(jiān)測系統(tǒng)進行性能測試,并進行水池試驗的設計。其次,對溫度時序監(jiān)測系統(tǒng)進行通道標定與系統(tǒng)標定兩方面工作,并在此基礎上完成水池試驗與恒溫浴槽試驗。最后,對上述試驗情況進行總結與分析。
【學位單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：P714
【部分圖文】：

現(xiàn)代海底熱液活動主要分布在地質構造不穩(wěn)定的區(qū)域，如洋中脊、弧后擴??張盆地以及海底火山口，是巖石圈和大洋之間進行能量和物質交換的過程［７］。??海底熱液的形成過程如圖１－１所示：（１）在洋中脊地帶，由于活躍的地質運??動，造成巖石中產生了斷裂和裂縫。冷海水得以通過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。經??過一段時間的接觸，海水獲得了能量，并從巖石中帶走了大量的金屬元素。??（３）被加熱的海水攜帶著大量礦物質從裂縫噴薄而出。由于溫度的不同，在海??水流出海底時可形成黑煙囪、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、原位探測技術。原位探測技術是指被放置于熱液口附近的原位傳感器??直接進行物理與化學量的自主測量與分析的技術。采集的數(shù)據可以通過無線或??有線進行實時傳輸，用于監(jiān)測熱液的連續(xù)變化。??美國俄勒岡州立大學等單位研制的“Ｉｓｏｓａｍｐｌｅｒ”采樣器能夠長期監(jiān)測熱液溫??度、流速以及其他熱液參數(shù)，通過與海底觀測網絡進行連接，可實現(xiàn)長期的原??位觀測ｔ２４］。美國明尼蘇達大學近年來研發(fā)的原位化學測量設備（如圖１－５所??示）利用化學電極對熱液區(qū)的ｐＨ、Ｈ２Ｓ等化學量進行了原位探測??美國華盛頓大學研制的“Ｌａｒｅｄｏ”采樣器（如圖１－６所示）可在特定熱液噴口長時??間進行原位培養(yǎng)并記錄連續(xù)的溫度數(shù)據［２９］。??■■ｎ??圖１－５原位化學測量設備?圖１－６?“Ｌａｒｅｄｏ”采樣器??１．２．２熱液活動聲音監(jiān)測技術研究現(xiàn)狀??海底熱液一般都處于地質活躍板塊，因此熱液活動經常受海底火山、地震潮??汐等影響。這是海底熱液活動區(qū)的一大重要特征，使得通過監(jiān)測海底火山、地??４??

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