如今,人類已不滿足于陸地資源的開采,隨著技術的進步,海底多金屬結核礦產已經從調查研究階段進入到試驗開采階段,以便為未來的商業(yè)開采提供技術依據(jù),這其中采礦對海底環(huán)境造成的擾動要進行環(huán)境影響評估,因此采礦擾動環(huán)境影響監(jiān)測非常重要。海底錳結核開采對海洋環(huán)境造成擾動,使得沉積物懸浮,改變海底環(huán)境參數(shù),最直觀的影響是濁度值的改變,甚至可達到渾濁級別,監(jiān)測海底濁度值的變化對評估錳結核開采對海底生態(tài)系統(tǒng)的影響有著重大意義。本文分析了海底濁度監(jiān)測的要求,基于傳統(tǒng)光學濁度計量程小,抗干擾能力差,成本較高等缺點,提出利用超聲波衰減測濁度值的方法,用來實現(xiàn)海底水的大濁度、自清潔、實時測量。研究了超聲波衰減理論模型,利用其物理性質參數(shù)結合三種聲衰減模型進行理論仿真,建立了超聲衰減和頻率關系、衰減和顆粒物濃度關系。因為采礦機擾動導致海底沉積物懸浮來源單一,選擇EACH聲衰減模型用于海底懸浮物濃度變化的監(jiān)測方法設計,超聲頻率范圍2MHz以下。根據(jù)理論分析結果,建立了利用超聲衰減檢測固液混合物濁度值的測量實驗系統(tǒng)。基于NI虛擬儀器平臺,選擇了超聲波換能器,設計了激勵信號發(fā)射模塊,超聲波信號采集與處理模塊,開發(fā)了虛擬... 

【文章來源】：浙江理工大學浙江省

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

海底多金屬結核采礦示意圖

[3]，以集礦機采集頭噴射引起的懸浮云團濁度最大，可能達到懸浮泥沙的渾濁量級。如圖1.2所示。采礦系統(tǒng)會對海底環(huán)境造成影響，其原因主要源于集礦機收集頭對海底的擾動和運送系統(tǒng)對海底環(huán)境的影響[3]。圖 1.2 懸浮云團分布圖

控制信號通過 NI 機箱及數(shù)據(jù)采集卡輸出控制超聲波發(fā)射電路的開斷，使產生的高壓脈沖作用于換能器上發(fā)出超聲波。在發(fā)出超聲波的同時，由 LabVIEW 開始采集經過放大濾波模塊的信號，最后儲存。該實驗系統(tǒng)結構示意圖如圖3.1所示。圖 3.1 測試系統(tǒng)結構示意圖在深海中，環(huán)境比較特殊，沒有其他噪聲的干擾，而在實驗環(huán)境中，充斥各種聲波，為了減少其他聲波給實驗結果帶來的誤差，采用超聲波進行探究實驗。在選用超聲波換能器時，頻率的選擇決定了硬件設備的標準，頻率越高，需要的硬件設備要求越高，而且會給信號采集帶來難度，也不利于后期數(shù)據(jù)處理。不同頻率的超聲波在特定環(huán)境中的傳播速度一定，當確定了超聲波換能器的中心頻率的大小則可以求得超聲波波長值。在等距離傳播情況下，當超聲波通過固液混合物時，頻率越高，則超聲波衰減越明顯，因此確定合適的超聲波換能器的中心頻率能夠取得更好的實驗效果。綜上所述再結合現(xiàn)有的實驗設備

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3434424