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深海浊度探头及其信号处理技术研究

【摘要】:物理化学传感器、信号处理电路及封装壳体的集成系统可以通过拖体方式对深海环境进行物理特性及化学成分探测,其探测信号可实时地传输到甲板上。且其研制成本低、周期短,并能在一定程度上反映深海环境信息,因此越来越多地被用作深海资源勘探的研究手段。 由于深海热液口海水浊度相对较大,因此,海水浊度作为热液口附近环境的特征量,浊度探头的研制将具有非常重要的意义。 本论文通过分析比较透射法、散射法等测量浊度的方法,针对课题要求,选择散射式测量方法。通过对比光电池、光敏电阻、光敏二极管的性能,选择光敏二极管作为光探测器,由于海水浊度的光电信号非常微弱,因此选择锁相电路作为信号处理电路。 在对深海浊度信号处理电路设计要点进行归纳总结的基础上,以高灵敏度为设计准则,以消除自然光干扰、消除器件暗电流为目的,进行探头硬件电路的总体设计。 探头封装的实现包括耐压外壳封装设计、透明窗口设计以及整个探头密封设计,不仅要考虑到封装的小巧轻便,还要考虑到封装形式是否会影响浊度探头的性能。 将浊度探头集成到热液硫化物快速分析系统中,并实现了信号的数据采集与存储。 最后,进行了浊度探头实验室试验和热液硫化物快速分析系统深海试验。对自制浊度探头与商业浊度探头的性能进行比较试验。海试结果表明所研制的系统可以完成深海热液硫化物快速分析探测任务。

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