熱流探測是一項重要的基礎(chǔ)地球物理調(diào)查內(nèi)容,使用探針式熱流計測量海底熱流是目前常用的方法。自二十世紀(jì)中期以來,先后出現(xiàn)了Bullard型、Ewing型和Lister型等三種主要的熱流探測設(shè)備,使海底熱流探測的精度和效率均得到了很大的提高。然而,以上幾種熱流探測技術(shù)還存在一些體積龐大、操作不便,探測速度較慢等不足。進(jìn)行海底熱流探測技術(shù)的深入研究,研制新型熱流探測設(shè)備具有十分重要的意義!本文分析了三種常見熱流計的主要技術(shù)特點,模型原理,以及我國海底熱流探測技術(shù)的現(xiàn)狀與不足,并對熱流探測技術(shù)未來的發(fā)展進(jìn)行了展望。在此基礎(chǔ)上重點研究了雙探針熱脈沖法（Dual-probe heat-pulse method,以下簡稱DPHP法）海底熱流探測技術(shù)。設(shè)計制作了基于DPHP理論的熱導(dǎo)率原位測量探頭和熱脈沖熱導(dǎo)率數(shù)據(jù)分析處理軟件。實驗結(jié)果表明,本文所研究的雙針熱流計具有探測速度快有測量速度快、測量的熱導(dǎo)率數(shù)據(jù)精度高等優(yōu)點。最后進(jìn)行了海底原位熱導(dǎo)率探測實驗,取得了海上原位探測數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)處理結(jié)果和其它熱流計探測結(jié)果一致,其探測效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它海底熱流探測設(shè)備,具有實際的工程應(yīng)用意義! 

【文章來源】：自然資源部第一海洋研究所山東省

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

Bullard型熱流探針結(jié)構(gòu)示意圖

圖 1.2 Bullard 型熱流計電路結(jié)構(gòu)圖記錄系統(tǒng)包括一個承壓容器和其中封裝的記錄電路。容器壁較厚，上下兩端密封、固定，以便容器在深水作業(yè)時可以承受較高的壓力。最初的熱敏元件是熱電偶（thermocouple），后來則主要使用熱敏電阻（thermistor）[26]，熱敏電阻比熱電偶具有更高的靈敏度。溫度差異在熱電偶間產(chǎn)生電動勢，然后被直接記錄到滾筒式照相機(jī)底片上[33]。采用熱敏電阻后，電路變得復(fù)雜，多數(shù)采用惠斯頓電橋（Wheatstone bridge）[35、43]電路結(jié)構(gòu)。以相對簡單的 Scripps 海洋所設(shè)計的熱流計為例(電路圖見圖 1.2)，上下兩個熱敏元件組各有兩個熱敏電阻，共同構(gòu)成惠斯頓電橋的四個臂，電橋的輸出經(jīng)斷路放大器（copper amplifier）放大，然后被分壓計檢測，飼服馬達(dá)（servomotor）驅(qū)動記錄筆記錄下溫度差。在實際工作時，先將熱流計緩慢地放入水中，在距海底一定距離處停留一段時間，以便使熱流計內(nèi)部溫度與水溫達(dá)到平衡。然后放開纜繩，使熱流計在本身

圖 1.3 Ewing 型熱流探針結(jié)構(gòu)示意圖Ewing 型熱流計的記錄系統(tǒng)采用光學(xué)記錄方式[36]，每個熱橋的一個臂上，檢流計檢測電橋的輸出，結(jié)果記錄在膠片記錄方式，其中最為先進(jìn)的是不來梅大學(xué)設(shè)計的小型溫度iaturized temperature data logger），可以自動完成溫其組成包括一個 16 位 A/D 轉(zhuǎn)換器、微處理器、一個實時橋結(jié)構(gòu)，由一個小型 3V 鋰電池提供電量。通過程序控制并可以通過 RS232 接口直接與 PC 相連以導(dǎo)出記錄。記錄導(dǎo)MP 自動將原始記錄轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的溫度值[30]。 型熱流計的海上工作程序與 Bullard 型熱流計大致相同，較大的深度，通常在距海底約 100m 處停止纜繩的釋放，停度達(dá)到平衡，然后使熱流計快速插入沉積物中。熱流計在

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