專利名稱：深海熱液噴口原位溫度長期探測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可長期探測海底熱液噴口環(huán)境溫度的探測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
溫度高達三百多攝氏度的滾燙熱液從海底熱液噴口向上噴射，當遇到冰冷的海水時會礦化成高達13米的煙囪狀金屬硫化物的礦物，在“煙囪”附近還群集著大量的海底生物。這一過程如果使之在人工制造的培養(yǎng)籃中發(fā)生，并且原位記錄此過程中的一些特征參數(shù)，那么就可以對海底熱液噴發(fā)及其周圍的獨特生命形式作深入地研究，從而為人類研究生命起源和深部生物圈提供一個重要的窗口。對海底熱液溫度探測的傳統(tǒng)方法是借助于深潛器用測溫裝置對噴發(fā)的熱液進行短暫的測試以便粗略得知噴口的噴發(fā)溫度，它不能得知熱液在礦化過程中的溫度情況，尤其難以對其溫度進行原位長期的探測從而建立熱液礦化后形成的“煙囪”狀沉積物的溫度場，從而難以進一步研究海底熱液成礦機理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種深海熱液噴口原位溫度長期探測系統(tǒng)，以便能于深海熱液噴口原位長期探測并記錄深海熱液在礦化過程中的溫度活動。
本發(fā)明所提供的深海熱液噴口原位溫度長期探測系統(tǒng)，包括一培養(yǎng)帽，為一圓臺形的筒體，在培養(yǎng)帽的內(nèi)腔中分層定位多路熱電偶的頭部，形成多層多個測溫點，一底座，通過一內(nèi)錐孔與培養(yǎng)帽的錐壁相配合，將培養(yǎng)帽安裝固定在底座之上，一連接腔，安裝固定在底座的一側(cè)，連接腔與培養(yǎng)帽之間由所述的多路熱電偶相連接，多路熱電偶的尾部被引入連接腔，一電路腔，其腔內(nèi)安裝設(shè)置具有多路溫度采集、處理和儲存功能的電路板和電源，它通過水密接插件與連接腔相連接，在連接腔中，分別與多路熱電偶的尾部相連接的多路熱電偶導(dǎo)出線通過水密接插件引入電路腔，接入多路溫度采集、處理和儲存功能的電路板的輸入接口。
在本發(fā)明的培養(yǎng)帽腔內(nèi)，除了多根熱電偶占去的空間外，其余的空間都將成為熱液礦化的堆積和生物附著的空間，可在所述的培養(yǎng)帽腔內(nèi)各層間布設(shè)有網(wǎng)線以便礦物堆積和生物附著。
可以在所說的培養(yǎng)帽1、底座2和連接腔3的重心位置處安裝有手柄，以便于系統(tǒng)的放置和回收。
本發(fā)明的連接腔和電路腔可采用1Cr17Ni2材料制作而成，且采用壓力容器的設(shè)計原則進行設(shè)計以便使系統(tǒng)能適應(yīng)海底的高壓環(huán)境；培養(yǎng)帽和底座是要與高溫的熱液直接接觸的，因而培養(yǎng)帽可采用不銹鋼材料制作而成，底座亦可采用1Cr17Ni2材料制作。
本發(fā)明進一步的優(yōu)化設(shè)計方案是提供9路溫度采集與處理的探測系統(tǒng)，在培養(yǎng)帽的內(nèi)腔中分3層設(shè)置定位9路熱電偶的頭部，每層設(shè)置3個測溫點，每層的3個測溫點在培養(yǎng)帽(1)內(nèi)腔1/2半徑的圓周處均布設(shè)置，上層與下層的測溫點之間相互成60°的圓心角錯位，形成3層9個測溫點。
本發(fā)明的有益效果在于深海熱液噴口原位溫度長期探測系統(tǒng)具有多路溫度采集與處理的功能，能在深海極端環(huán)境下工作。設(shè)計的系統(tǒng)能原位長期探測并記錄深海熱液在礦化過程中的溫度活動，并能采集海底礦物和生物樣本。為建立海底熱液礦化后形成的“煙囪”狀沉積物的溫度場提供了一個硬件測試平臺，從而為進一步研究海底熱液成礦機理提供有價值的參考。


圖1為本發(fā)明的深海熱液噴口原位溫度長期探測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例的技術(shù)細節(jié)作進一步的詳細說明。
參照圖1，本深海熱液噴口原位溫度長期探測系統(tǒng)實施例為9路溫度采集與處理的探測系統(tǒng)，包括培養(yǎng)帽1、底座2、連接腔3和電路腔4；培養(yǎng)帽1內(nèi)定位有第一熱電偶5的頭部、第二熱電偶6的頭部、第三熱電偶7的頭部、第四熱電偶8的頭部、第五熱電偶9的頭部、第六熱電偶10的頭部、第七熱電偶11的頭部、第八熱電偶12的頭部和第九熱電偶13的頭部，形成9個測溫點；底座2的內(nèi)錐孔與培養(yǎng)帽1的錐壁配合固定連接；連接腔3安裝在底座2的一側(cè)，在培養(yǎng)帽1、底座2與連接腔3的重心位置處裝有手柄18；第一熱電偶5、第二熱電偶6、第三熱電偶7、第四熱電偶8、第五熱電偶9、第六熱電偶10、第七熱電偶11、第八熱電偶12和第九熱電偶13連結(jié)培養(yǎng)帽1和連接腔3；連接腔3與電路腔4之間通過第一水密接插件14和第二水密接插件15相連接；電路腔4內(nèi)設(shè)置具有多路溫度采集、處理和儲存功能的電路板的電路板16和電池17；第一熱電偶5的尾部、第二熱電偶6的尾部、第三熱電偶7的尾部、第四熱電偶8的尾部、第五熱電偶9的尾部、第六熱電偶10的尾部、第七熱電偶11的尾部、第八熱電偶12的尾部和第九熱電偶13的尾部在連接腔3內(nèi)與第一水密接插件14和第二水密接插件15中的多路熱電偶導(dǎo)出線連接，這些多路熱電偶導(dǎo)出線通過第一水密接插件14和第二水密接插件15引入電路腔4并接入多路溫度采集、處理和儲存功能的電路板的輸入接口。
在培養(yǎng)帽1里定位的9個熱電偶的頭部分為3層進行設(shè)置的，在每層上設(shè)置3個測溫點。每層的3個測溫點在培養(yǎng)帽1內(nèi)腔1/2半徑的圓周處均布設(shè)置，即3個測溫點彼此與圓心成120°角布置，同時上層與下層的測溫點之間相互成60°的圓心角錯位，形成3層9個測溫點。所述的用于測量9個測溫點溫度的9根熱電偶均采用鎧裝有內(nèi)徑為3mm的鈦管的熱電偶。培養(yǎng)帽1內(nèi)除了9根熱電偶占去的空間外，其余的空間都為熱液礦化的堆積和生物附著的空間，在每層上布設(shè)有網(wǎng)線以便礦物的堆積和生物的附著。9根熱電偶的頭部在培養(yǎng)帽1里探測熱液在礦化過程中的溫度，熱電偶的尾部在連接腔3內(nèi)將測得的數(shù)據(jù)傳給第一水密接插件14和第二水密接插件15中的多路熱電偶導(dǎo)出線，再通過第一水密接插件14和第二水密接插件15再將9路數(shù)據(jù)傳至電路腔4內(nèi)的電路板16進行處理和保存。
在海底實際使用時，電路腔4應(yīng)該遠離連接腔3約兩米左右，以便電路腔4在溫度較低的海水環(huán)境下工作。在回收系統(tǒng)時，注意輕拿輕放，以免培養(yǎng)帽1內(nèi)生長的礦物和附著的生物樣本脫落。
權(quán)利要求
1.一種深海熱液噴口原位溫度長期探測系統(tǒng)，其特征在于包括一培養(yǎng)帽(1)，為一圓臺形的筒體，在培養(yǎng)帽(1)的內(nèi)腔中分層定位多路熱電偶的頭部，形成多層多個測溫點，一底座(2)，通過一內(nèi)錐孔與培養(yǎng)帽(1)的錐壁相配合，將培養(yǎng)帽(1)安裝固定在底座(2)之上，一連接腔(3)，安裝固定在底座(2)的一側(cè)，連接腔(3)與培養(yǎng)帽(1)之間由所述的多路熱電偶連接，多路熱電偶的尾部被引入連接腔(3)，一電路腔(4)，腔內(nèi)安裝設(shè)置具有多路溫度采集、處理和儲存功能的電路板和電源，它通過水密接插件與連接腔(3)相連接，在連接腔(3)中，分別與多路熱電偶的尾部相連接的多路熱電偶導(dǎo)出線通過水密接插件引入電路腔(4)，接入多路溫度采集、處理和儲存功能的電路板的輸入接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深海熱液噴口原位溫度長期探測系統(tǒng)，其特征在于所述的在培養(yǎng)帽(1)的內(nèi)腔中分3層設(shè)置定位9路熱電偶的頭部，每層設(shè)置3個測溫點，每層的3個測溫點在培養(yǎng)帽(1)內(nèi)腔1/2半徑的圓周處均布設(shè)置，上層與下層的測溫點之間相互成60°的圓心角錯位，形成3層9個測溫點。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的深海熱液噴口原位溫度長期探測系統(tǒng)，其特征在于所述的培養(yǎng)帽(1)腔內(nèi)各層間布設(shè)有用于礦物堆積和生物附著的網(wǎng)線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深海熱液噴口原位溫度長期探測系統(tǒng)，其特征在于連接腔(3)與電路腔(4)之間通過兩個水密接插件(14、15)相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深海熱液噴口原位溫度長期探測系統(tǒng)，其特征在于在所說的培養(yǎng)帽(1)、底座(2)和連接腔(3)的重心位置處安裝有手柄(18)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深海熱液噴口原位溫度長期探測系統(tǒng)，其特征在于所述的培養(yǎng)帽(1)由不銹鋼材料制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深海熱液噴口原位溫度長期探測系統(tǒng)，其特征在于所述的底座(2)、連接腔(3)和電路腔(4)由1Cr17Ni2材料制成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種深海熱液噴口原位溫度長期探測系統(tǒng)，包括培養(yǎng)帽、底座、連接腔和電路腔，該系統(tǒng)配置有多路熱電偶用于深海熱液噴口溫度的原位探測，多路熱電偶的頭部分層布設(shè)于培養(yǎng)帽腔內(nèi)，形成多層多個測溫點，多路熱電偶連接到連接腔，再通過水密接插件連接到電路腔中所設(shè)置的具有多路溫度采集、處理和儲存功能的電路板，從而將培養(yǎng)帽腔內(nèi)多個測溫點的測溫數(shù)據(jù)傳至電路腔4內(nèi)的電路板16進行處理和保存。本系統(tǒng)具有耐高壓、高溫和多路溫度采集等特點，能在深海極端環(huán)境下記錄海底熱液在礦化過程中的溫度活動，并能采集海底礦物和生物樣本。
文檔編號G01K7/02GK1884986SQ20061003604
公開日2006年12月27日 申請日期2006年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月22日
發(fā)明者周懷陽, 楊燦軍, 吳懷超, 彭曉彤, 陳鷹, 牛彬, 周勇, 張佳帆, 季福武 申請人:中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所, 浙江大學(xué)