CN113899727A - 检测沉积物孔隙水中目标物浓度垂向变化的设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及深海检测技术领域，公开了一种检测沉积物孔隙水中目标物浓度垂向变化的设备及方法，设备包括探头和用于将探头送至海底预定深度并控制探头工作的贯入装置；探头包括壳体以及依次设于壳体的内腔的激光拉曼测量模块、透镜组、反射镜组、活塞和驱动组件：透镜组与活塞的前端之间形成第一腔，第一腔设有第一滤孔与腔外连通；活塞的后端形成第二腔，第二腔设有第二滤孔与腔外连通；驱动组件与活塞连接，用于驱动活塞前后运动，从而通过第一滤孔排出第一腔内的水或抽取腔外的水进入第一腔内；壳体的内腔设有接线端子与贯入装置连接。本发明利用了激光拉曼光谱技术，设备结构简单，使用方便，便于进行海底沉积物孔隙水的原位检测。

Description

检测沉积物孔隙水中目标物浓度垂向变化的设备及方法

技术领域

本发明涉及深海检测技术领域，特别是涉及一种检测沉积物孔隙水中目标物浓度垂向变化的设备及方法。

背景技术

深海环境作为海底一种典型的环境，海床被大量沉积物所覆盖，沉积物及其中独特的生物群落、丰富的矿产资源为研究深海乃至生命起源问题提供了重要平台。

深海环境下，沉积物的组分中有固液气三相，固态包括有机质和无机矿物等，液态主要是孔隙水，当中包含各种溶解态有机质、离子和气体，在冷泉区域附近还存在甲烷等气态物质。通过对海底沉积物的组分(如孔隙水中HS^－、H₂S，CH₄，沉积物中碳酸盐矿物)成分定性和定量分析，对认识和解决气候变化、碳循环、冷泉系统等科学问题以及进行海底工程勘察与环境监测具有重要意义。

对于孔隙水的分析，目前的研究主要是通过各种采样手段获取样品进行实验室分析。对于一些易受环境影响而发生变化的成分，所得样品实验室分析结果容易与真实情况出现误差。

因此，现有技术亟待改进。

发明内容

本发明的目的是：提供一种检测沉积物孔隙水中目标物浓度垂向变化的设备及方法，以解决现有技术的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种检测沉积物孔隙水中目标物浓度垂向变化的设备及方法，探头和贯入装置；

所述探头包括壳体以及依次设于所述壳体的内腔的激光拉曼测量模块、透镜组、反射镜组、活塞和驱动组件：

所述透镜组与所述活塞的前端之间形成第一腔，所述第一腔设有第一滤孔与腔外连通；所述活塞的后端形成第二腔，所述第二腔设有第二滤孔与腔外连通；所述驱动组件设于所述第二腔内，其与所述活塞连接，用于驱动所述活塞前后运动，从而通过所述第一滤孔排出所述第一腔内的水或抽取腔外的水进入所述第一腔内；

所述壳体的内腔设有接线端子，所述驱动组件的电缆导线及所述激光拉曼测量模块的光纤导线均集成于所述接线端子中；

所述贯入装置与所述探头的所述接线端子连接，用于将所述探头送至海底预定深度并控制所述探头工作。

本申请一些实施例中，所述第一腔包括检测腔及容液腔；

所述透镜组与所述反射镜组之间形成容积不变的所述检测腔，所述检测腔设有所述第一滤孔；

所述反射镜组与所述活塞的前端之间形成容积随所述活塞运动而变化的所述容液腔，所述反射镜组设有连通所述检测腔及所述容液腔的透水孔。

本申请一些实施例中，所述反射镜组包括固定板和反射镜；

所述固定板与所述壳体的内壁固定连接，所述反射镜设于所述固定板朝向所述透镜组的一侧，所述固定板上位于所述反射镜的周边处设有若干个所述透水孔。

本申请一些实施例中，所述第一滤孔包括通孔及透水过滤件；

所述第一腔的腔壁上设有所述通孔与腔外连通，所述透水过滤件设于所述通孔内或覆盖于所述通孔的孔口，用于过滤沉积物中的固体杂质组分。

本申请一些实施例中，所述透水过滤件为透水过滤圈，所述壳体的外壁与所述通孔对应的位置处设有一圈安装槽，所述透水过滤圈设于所述安装槽内，覆盖于所述通孔的孔口。

本申请一些实施例中，所述驱动组件包括旋转电机和丝杆；

所述丝杆的一端与所述活塞连接，其另一端与所述旋转电机的输出轴连接，所述丝杆将所述旋转电机的旋转运动转化成直线运动，从而带动所述活塞前后运动。

本申请一些实施例中，所述第二腔内还设有压力补偿器，其用于使所述第二腔与腔外环境连通并使二者达到压力平衡的状态。

本申请一些实施例中，所述贯入装置包括基座以及设于所述基座上的主控单元、驱动机构和柔性探杆；

所述基座上设有缆端接口，所述柔性探杆内部设有光电复合缆，其一端与所述缆端接口连接，其另一端与所述探头的所述接线端子连接；

所述主控单元的主导线与所述缆端接口连接，所述驱动机构与所述主控单元连接，所述主控单元控制所述驱动机构驱动所述柔性探杆深入海底，将所述探头送至预定深度，并控制所述探头工作。

本申请一些实施例中，所述驱动机构包括固定架、绞车线盘、导向组件和液压组件；

所述固定架设于所述基座上，所述绞车线盘可转动地设于所述固定架上，所述导向组件设于所述绞车线盘的周边，所述柔性探杆卷绕在所述绞车线盘上，其出线端穿过所述导向组件后与所述探头连接，所述导向组件用于对所述柔性探杆进行导向及矫直；

所述液压组件与所述主控单元电连接，用于控制所述绞车线盘的转动。

本申请还提供一种检测沉积物孔隙水中目标物浓度垂向变化的方法，应用于如上任一项所述的设备中，包括以下步骤：

设备组装：使贯入装置与母船建立连接，并使所述贯入装置与探头的接线端子连接；

建立内标：在母船上控制所述探头的驱动组件驱动活塞向后运动，抽取已知溶液作为标准液充满第一腔，再将所述贯入装置及所述探头投放于海床面处；或，直接将所述贯入装置及所述探头投放于海床面处，然后控制所述探头的驱动组件驱动活塞向后运动，抽取海床面处的水作为标准液充满第一腔内，控制激光拉曼测量模块发射激光通过透镜组照射所述标准液，反射镜组将第一腔内所述标准液被激光激发而产生的拉曼散射收集并反射回激光拉曼测量模块处，测得所述标准液的目标离子浓度并记为内标值，测量完毕后控制所述探头的驱动组件驱动活塞向前运动，将第一腔内的所述标准液排出；

样品测量：所述贯入装置将所述探头送至预定深度，然后控制所述探头的驱动组件驱动活塞向后运动，抽取预定深度处的水作为样液充满第一腔内，控制激光拉曼测量模块发射激光通过透镜组照射所述样液，反射镜组将第一腔内的所述样液被激光激发而产生的拉曼散射收集并反射回激光拉曼测量模块处，测得所述样液的目标离子浓度并记为测值，测量完毕后控制所述探头的驱动组件驱动活塞向前运动，将第一腔内的所述样液排出；

通过所述贯入装置将所述探头垂向送至多个预定深度处，在每一个预定深度处执行上述样品测量步骤，以得到多个测值。

本发明实施例一种检测沉积物孔隙水中目标物浓度垂向变化的设备及方法与现有技术相比，其有益效果在于：

本发明实施例的检测沉积物孔隙水中目标物浓度垂向变化的设备及方法，设备包括地层沉积物激光拉曼原位孔隙水探头以及用于将探头送至预定深度的贯入装置，探头利用了激光拉曼光谱技术，结构简单，使用方便，便于进行海底沉积物孔隙水的原位检测，从而获得海洋沉积物中孔隙水中多种物质的浓度及其变化规律，以应用于气候变化、碳循环、冷泉系统、水合物开采等科学和工程研究中。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的地层沉积物激光拉曼原位孔隙水探头的截面结构示意图；

图2是图1中A处放大图；

图3是反射镜组的结构示意图；

图4是贯入装置的轴侧结构示意图；

图5是贯入装置的侧视结构示意图；

图6是贯入装置的正视结构示意图；

图中，100、壳体；101、检测腔；102、容液腔；103、第二腔； 104、过线腔；110、第一滤孔；111、第一通孔；112、第一透水过滤件；120、第二滤孔；121、第二通孔；122、第二透水过滤件；200、激光拉曼测量模块；210、光纤导线；300、透镜组；400、反射镜组； 401、透水孔；410、固定板；420、反射镜；500、活塞；600、驱动组件；610、旋转电机；611、电缆导线；620、丝杆；700、接线端子； 800、压力补偿器；900、锥形头；

10、基座；11、缆端接口；12、总线缆；20、柔性探杆；30、驱动机构；31、固定架；32、绞车线盘；33、导向组件；34、液压组件； 40、主控单元。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本发明优选实施例的一种检测沉积物孔隙水中目标物浓度垂向变化的设备，主要包括地层沉积物激光拉曼原位孔隙水探头和贯入装置。

探头包括壳体100以及依次设于壳体100的内腔的激光拉曼测量模块200、透镜组300、反射镜组400、活塞500和驱动组件600。

具体的，参见图2，透镜组300与反射镜组400之间形成容积不变的检测腔101，检测腔101设有第一滤孔110。反射镜组400与活塞500 的前端之间形成容积随活塞500运动而变化的容液腔102，反射镜组 400设有连通检测腔101及容液腔102的透水孔401。检测腔101与容液腔102共同组成位于透镜组300与活塞500的前端之间的第一腔，第一腔通过第一滤孔110与腔外连通。其中，透镜组300为一系列透镜组合，但其作用主要是调节激光拉曼测量模块200发射出的激光，增强拉曼信号。反射镜组400作为拉曼测量信号的光路的一部分，反射镜组400用于将第一腔内溶液被激光激发而产生的拉曼散射反射回激光拉曼测量模块200，即反射拉曼信号用于检测。

活塞500的后端形成第二腔103，第二腔103设有第二滤孔120 与腔外连通。驱动组件600设于第二腔103内，其与活塞500连接，用于驱动活塞500前后运动，从而通过第一滤孔110排出第一腔内的水或抽取腔外的水进入第一腔内。

一些实施例中，参见图3，反射镜组400包括固定板410和反射镜 420。固定板410与壳体100的内壁固定连接，反射镜420设于固定板 410朝向透镜组300的一侧，固定板410上位于反射镜420的周边处设有若干个透水孔401。

一些实施例中，参见图2，第一滤孔110设于靠近透镜组300的位置处。

一些实施例中，参见图2，第一滤孔110包括第一通孔111及第一透水过滤件112。第一腔(检测腔101)的腔壁上设有该第一通孔111 与腔外连通，第一透水过滤件112设于第一通孔111内或覆盖于第一通孔111的孔口，用于过滤沉积物中的固体杂质组分，避免固体杂质组分进入腔内。第二滤孔120包括第二通孔121及第二透水过滤件122。第二腔103的腔壁上设有该第二通孔121与腔外连通，第二透水过滤件122设于第二通孔121内或覆盖于第二通孔121的孔口，用于过滤沉积物中的固体杂质组分，避免固体杂质组分进入腔内。

一些实施例中，参见图2，第一透水过滤件112及第二透水过滤件 122均为透水过滤圈，壳体100的外壁与通孔对应的位置处设有一圈安装槽，透水过滤圈设于安装槽内，覆盖于通孔的孔口。优选的，透水过滤圈可为陶瓷滤膜材质。

一些实施例中，参见图1，驱动组件600包括旋转电机610和丝杆 620。丝杆620的一端与活塞500连接，其另一端与旋转电机610的输出轴连接，丝杆620将旋转电机610的旋转运动转化成直线运动，从而带动活塞500前后运动。优选的，旋转电机610采用电驱减速机。

一些实施例中，参见图1，壳体100靠近激光拉曼测量模块200 的前端设有接线端子700。壳体100还设有过线腔104，过线腔104的延伸走向趋势与壳体100的内腔相同，旋转电机610的电缆导线611 穿过过线腔104与激光拉曼测量模块200的光纤导线210一同集成于接线端子700中。

一些实施例中，参见图1，第二腔103内还设有压力补偿器800，其用于使第二腔103与腔外环境连通并使二者达到压力平衡的状态。

一些实施例中，壳体100靠近驱动组件600的后端(即图1视角中的下端)设有锥形头900，便于插入沉积物中。

贯入装置与探头的接线端子700连接，用于将探头送至海底预定深度并控制探头工作。由于探头的旋转电机610通过电缆导线611连接，激光拉曼测量模块200通过光纤导线210连接，因此，与探头的接线端子700连接的贯入装置中需要包括内部设有光电复合缆的管件作为探杆。

现有技术中，有采用将单根的钢管通过螺纹连接达到一定的长度的方案，但是，这样拼接起来的金属管在接口处会导致内部的光电复合缆产生折弯，这会大大减弱拉曼信号，影响检测的准确性。还有采用无接口直金属管的方案，“无接口”指的是整根杆管只有两端有接口，分别用于连接探头及其他控制端(母船控制端)。但是，直金属管对于检测深度有较大的限制。例如，一般母船上的布放A架的高度为4－5米，使用3米的直金属管作为探杆，竖起来时不会顶到或干扰到A架，因此这在布放技术上可以实现的，即检测深度约为3米时可以使用直金属管作为探杆。但是，当检测深度超过布放A架的高度，例如需要检测10米的深度，则需要使用10米长的直金属管，而这个长度的直金属管已经超过布放A架的布放能力，导致方案不能实现。

随着柔性材料技术的发展，本申请提供一个优选实施例。

参见图4，贯入装置包括基座10以及设于基座10上的主控单元 40、驱动机构30和柔性探杆20。

基座10的顶部设有缆端接口11，柔性探杆20内部设有光电复合缆，其一端与缆端接口11连接，其另一端与探头的接线端子700连接。主控单元的主导线与缆端接口11连接。缆端接口11上设有与母船进行连接的总线缆12。驱动机构30与主控单元40连接，主控单元40 控制驱动机构30驱动柔性探杆20深入海底，将探头送至预定深度，并控制探头工作。柔性探杆20属于无接口管，布施时可以卷绕，因此，本申请采用柔性探杆20与探头配合，能够避免影响检测的准确性，同时不限制检测深度。

一些实施例中，驱动机构30包括固定架31、绞车线盘32、导向组件33和液压组件34。固定架31设于基座10上，绞车线盘32可转动地设于固定架31上，导向组件33设于绞车线盘32的周边，柔性探杆20卷绕在绞车线盘32上，其出线端穿过导向组件33后与探头连接，所导向组件33用于对柔性探杆20进行导向及矫直。基座10的底部与导向组件33对应的位置处设有通孔(图中未示出)，使柔性探杆20 可从基座10的底部伸出与探头连接。液压组件34与主控单元40电连接，用于控制绞车线盘32的转动。

实际进行原位检测时，步骤如下：

设备组装：通过总线缆12使贯入装置与母船建立通讯连接，并使贯入装置的柔性探杆20与探头的接线端子700连接。

建立内标：在探头使用前，在母船上控制探头的驱动组件600驱动活塞500向后运动，抽取已知溶液作为标准液充满第一腔，再将贯入装置及探头投放于海床面处。或，直接使探头搭载于贯入装置上，将贯入装置及探头投放于海床面处，控制驱动组件600驱动活塞向后运动，抽取海床面处的水作为标准液充满第一腔内。无论采用上述哪种方式，均在海床面处先进行一次标准液的检测，即控制激光拉曼测量模块200发射激光通过透镜组300照射标准液，反射镜组400将第一腔内标准液被激光激发而产生的拉曼散射收集并反射回激光拉曼测量模块200处，测得标准液的目标离子浓度并记为内标值，测量完毕后控制探头的驱动组件600驱动活塞500向前运动，将第一腔内的标准液排出。

样品测量：贯入装置将探头送至预定深度，然后控制探头的驱动组件600驱动活塞500向后运动，抽取预定深度处的水作为样液充满第一腔内，控制激光拉曼测量模块200发射激光通过透镜组300照射样液，反射镜组400将第一腔内样液被激光激发而产生的拉曼散射收集并反射回激光拉曼测量模块200处，测得样液的目标离子浓度并记为测值，测量完毕后控制探头的驱动组件600驱动活塞500向前运动，将第一腔内的样液排出。

通过贯入装置将探头垂向送至多个预定深度处，在每一个预定深度处执行上述样品测量步骤，以得到多个测值，根据测值获得海洋沉积物中孔隙水中多种物质的浓度及其变化规律。

在另一实施例中，第一腔包括检测腔101及容液腔102，活塞500 只在一定行程内运动，只排出容液腔102内的液体，即在排液时，检测腔101内会残留上一次的样液，即每次液体的交换是不完全的。

以下进行计算公式的推导：设第一腔的体积为V0，检测腔101的体积(即残留样液的死体积)为V1。在首次测量前，先抽取标准液进入第一腔内，测量标准液的目标离子浓度，记为内标值C0，抽取的样液的目标离子浓度为C′。

第一次交换时：

第二次交换时：

第三次交换时：

同理，第n次交换时：

经运算整理得：

实际使用中，当探头制作完毕后，V1、V0的值可以测出，n为交换次数，可人为控制，C0是已知内标值，只有C′是未知量，是真实测量目标。

令：

代入探头相关参数后K为常数，把上式改写为：

Cn＝K(C0-C′)+C′

由此可得：

综上，即使每次第一腔内的液体交换不完全，依然可以通过上述公式计算得到预定深度处样液的目标离子浓度为C′，得到可靠的原位检测结果。

综上，本发明提出的一种检测沉积物孔隙水中目标物浓度垂向变化的设备及方法，设备包括地层沉积物激光拉曼原位孔隙水探头以及用于将探头送至预定深度的贯入装置，探头利用了激光拉曼光谱技术，结构简单，使用方便，便于进行海底沉积物孔隙水的原位检测，从而获得海洋沉积物中孔隙水中多种物质的浓度及其变化规律，以应用于气候变化、碳循环、冷泉系统、水合物开采等科学和工程研究中。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种检测沉积物孔隙水中目标物浓度垂向变化的设备，其特征在于，包括探头和贯入装置；

所述探头包括壳体以及依次设于所述壳体的内腔的激光拉曼测量模块、透镜组、反射镜组、活塞和驱动组件：

所述透镜组与所述活塞的前端之间形成第一腔，所述第一腔设有第一滤孔与腔外连通；所述活塞的后端形成第二腔，所述第二腔设有第二滤孔与腔外连通；所述驱动组件设于所述第二腔内，其与所述活塞连接，用于驱动所述活塞前后运动，从而通过所述第一滤孔排出所述第一腔内的水或抽取腔外的水进入所述第一腔内；

所述壳体的内腔设有接线端子，所述驱动组件的电缆导线及所述激光拉曼测量模块的光纤导线均集成于所述接线端子中；

所述贯入装置与所述探头的所述接线端子连接，用于将所述探头送至海底预定深度并控制所述探头工作。

2.根据权利要求1所述的检测沉积物孔隙水中目标物浓度垂向变化的设备，其特征在于，所述第一腔包括检测腔及容液腔；

所述透镜组与所述反射镜组之间形成容积不变的所述检测腔，所述检测腔设有所述第一滤孔；

所述反射镜组与所述活塞的前端之间形成容积随所述活塞运动而变化的所述容液腔，所述反射镜组设有连通所述检测腔及所述容液腔的透水孔。

3.根据权利要求2所述的检测沉积物孔隙水中目标物浓度垂向变化的设备，其特征在于，所述反射镜组包括固定板和反射镜；

所述固定板与所述壳体的内壁固定连接，所述反射镜设于所述固定板朝向所述透镜组的一侧，所述固定板上位于所述反射镜的周边处设有若干个所述透水孔。

4.根据权利要求2所述的检测沉积物孔隙水中目标物浓度垂向变化的设备，其特征在于，所述第一滤孔包括通孔及透水过滤件；

所述第一腔的腔壁上设有所述通孔与腔外连通，所述透水过滤件设于所述通孔内或覆盖于所述通孔的孔口，用于过滤沉积物中的固体杂质组分。

5.根据权利要求4所述的检测沉积物孔隙水中目标物浓度垂向变化的设备，其特征在于，所述透水过滤件为透水过滤圈，所述壳体的外壁与所述通孔对应的位置处设有一圈安装槽，所述透水过滤圈设于所述安装槽内，覆盖于所述通孔的孔口。

6.根据权利要求1所述的检测沉积物孔隙水中目标物浓度垂向变化的设备，其特征在于，所述驱动组件包括旋转电机和丝杆；

所述丝杆的一端与所述活塞连接，其另一端与所述旋转电机的输出轴连接，所述丝杆将所述旋转电机的旋转运动转化成直线运动，从而带动所述活塞前后运动。

7.根据权利要求1所述的检测沉积物孔隙水中目标物浓度垂向变化的设备，其特征在于，所述第二腔内还设有压力补偿器，其用于使所述第二腔与腔外环境连通并使二者达到压力平衡的状态。

8.根据权利要求1所述的检测沉积物孔隙水中目标物浓度垂向变化的设备，其特征在于，所述贯入装置包括基座以及设于所述基座上的主控单元、驱动机构和柔性探杆；

所述基座上设有缆端接口，所述柔性探杆内部设有光电复合缆，其一端与所述缆端接口连接，其另一端与所述探头的所述接线端子连接；

所述主控单元的主导线与所述缆端接口连接，所述驱动机构与所述主控单元连接，所述主控单元控制所述驱动机构驱动所述柔性探杆深入海底，将所述探头送至预定深度，并控制所述探头工作。

9.根据权利要求8所述的检测沉积物孔隙水中目标物浓度垂向变化的设备，其特征在于，所述驱动机构包括固定架、绞车线盘、导向组件和液压组件；

所述固定架设于所述基座上，所述绞车线盘可转动地设于所述固定架上，所述导向组件设于所述绞车线盘的周边，所述柔性探杆卷绕在所述绞车线盘上，其出线端穿过所述导向组件后与所述探头连接，所述导向组件用于对所述柔性探杆进行导向及矫直；

所述液压组件与所述主控单元电连接，用于控制所述绞车线盘的转动。

10.一种检测沉积物孔隙水中目标物浓度垂向变化的方法，其特征在于，应用于如权利要求1－9任一项所述的设备中，包括以下步骤：

设备组装：使贯入装置与母船建立连接，并使所述贯入装置与探头的接线端子连接；

建立内标：在母船上控制所述探头的驱动组件驱动活塞向后运动，抽取已知溶液作为标准液充满第一腔，再将所述贯入装置及所述探头投放于海床面处；或，直接将所述贯入装置及所述探头投放于海床面处，然后控制所述探头的驱动组件驱动活塞向后运动，抽取海床面处的水作为标准液充满第一腔内；然后控制激光拉曼测量模块发射激光通过透镜组照射所述标准液，反射镜组将第一腔内所述标准液被激光激发而产生的拉曼散射收集并反射回激光拉曼测量模块处，测得所述标准液的目标离子浓度并记为内标值，测量完毕后控制所述探头的驱动组件驱动活塞向前运动，将第一腔内的所述标准液排出；

样品测量：所述贯入装置将所述探头送至预定深度，然后控制所述探头的驱动组件驱动活塞向后运动，抽取预定深度处的水作为样液充满第一腔内，控制激光拉曼测量模块发射激光通过透镜组照射所述样液，反射镜组将第一腔内的所述样液被激光激发而产生的拉曼散射收集并反射回激光拉曼测量模块处，测得所述样液的目标离子浓度并记为测值，测量完毕后控制所述探头的驱动组件驱动活塞向前运动，将第一腔内的所述样液排出；

通过所述贯入装置将所述探头垂向送至多个预定深度处，在每一个预定深度处执行上述样品测量步骤，以得到多个测值。

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