CN115060542A - 分段式海底沉积物孔隙水化学采集分析装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海底孔隙水化学采集领域，具体涉及一种分段式海底沉积物孔隙水化学采集分析装置及其使用方法。本发明提供一种可分段组装式海底沉积物孔隙水化学成份分析装置，此装置可依照不同的需求再组装其他不同功能的装置，对海底物质进行采集分析。一种可分段组装式海底沉积物孔隙水化学成份分析装置从上到下依次包括：不透水的电路板舱、电极保护腔和转接腔；可通过上下端预留的螺纹接口和电线，连接多种测试功能装置，组装为一个整体，达到一次下水就可以采集不同测试信息的目的。

Description

分段式海底沉积物孔隙水化学采集分析装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及海底孔隙水化学采集领域，具体涉及一种分段式海底沉积物孔隙水化学采集分析装置及其使用方法。

背景技术

随着海洋事业的快速发展，人们对海底物质的探索也越加迫切，真实掌握海底物质的物理、化学等性质对海洋工程的建设具有深远意义。通过对海底物质的分析，可进行海底石油、矿物质等的勘探。当前在对深海海底的探测研究中，一种探测装置只能实现对一种物质的勘探。由于深海环境的特殊性，数据采集难度大，探测平台及传感器的功耗高，这种可拓展性差的装置造成了深海数据采集系统的稳定性差、可靠性低、效率不高等缺陷。

在探测海底沉积物孔隙水化学性质时，因其采样时间很常，能耗和做一次海试的时间成本都很大，一次仅测量一种参数，是对时间和能耗的浪费。虽然其它参数的采集时间可能没有沉积物孔隙水时间长，但采集其它参数可以用于辅助分析孔隙水化学性质变化时引起或关联的其它参数变化，有利于发现孔隙水化学性质变化时如何伴生的其它理化参数变化的自然规律。目前没有文献报道可根据实验要求，方便变换结构，随意组合传感器进行联合测试的海底孔隙水化学采集装置。

发明内容

为此，本发明提供了一种分段式海底沉积物孔隙水化学采集分析装置，从上到下依次包括：不透水的电路板舱、电极保护腔和转接腔；

所述电路板舱的上下两端均设有锥形外螺纹，所述电路板舱的下端通过锥形外螺纹与所述电极保护腔通过螺纹方式固定连接，

所述电路板舱内设有电路板和电滑环母头插座，所述电路板舱下端设置有10芯水密接插件，

所述10芯水密接插件的其中5芯安装电极分别对应5芯化学电极的后方5根电线，5芯化学电极的后方5根电线，分别连接电路板上端5路接线端口，所述10芯水密接插件剩下的 5芯中，其中的4芯接入两根电源线和两根can总线，并绕过电路板舱中的电路板与电滑环母头插座底部的4根线连接，

所述电路板舱中的电路板下端连接10芯水密接插件的5根电极；

所述电路板通过接入电极来控制电极进行样本信息的采集和处理；

所述电极保护腔上下两端为锥形内螺纹结构，所述电极保护腔上端通过与电路板舱的锥形螺纹相配合，与电路板舱固定连接，所述电极保护腔上留有若干圆孔；

所述转接腔上端设有锥形外螺纹，所述转接腔上端通过与电极保护腔的锥形内螺纹相配合，与电极保护腔固定连接，所述转接腔下端设有锥形内螺纹，

所述转接腔上端设有一个5芯水密接插件，所述5芯水密接插件的接线铜柱与电极保护腔中穿过的电线相连，所述5芯水密接插件下端接4根电线，连接第二电滑环和电滑环公头。

本发明还提供一种分段式海底沉积物孔隙水化学采集分析装置的使用方法，包括以下步骤：

S1.装配分段式海底沉积物孔隙水化学采集分析装置：

把10芯水密接插件插入电路板舱下端，

把10芯水密接插件的其中5芯对映连接5芯化学电极的5个线，5芯化学电极后方5根电线接电路板前端5路接线端口，

使用10芯水密接插件另外的4芯接入两根电源线和两根can总线，并绕过电路板舱中的电路板，与电滑环母头插座底部的4根线连接，

把电路板从电路板舱上端塞入电路板舱，电路板下端连接10芯水密接插件的5根电极线，上端与10芯水密接插件的其余4根线一起连接电滑环母头插座；

把电滑环母头插座从电路板舱上端推入电路板舱安装孔；

将10芯水密接插件的10芯铜柱部分用硫化胶硫化固定；10芯水密接插件的10芯，除下接5个电极外，其余4芯接入的电线要从第二段的电极保护腔中穿过；

将电极保护腔的上端通过锥螺纹接头拧入电路板舱下端的锥形螺纹；

在电极保护腔中插入电滑环，避免电线打转破坏电极；

将转接腔上端通过锥螺纹接头拧入电极保护腔下端的锥形螺纹，

转接腔上端装入一个5芯水密接插件，5芯水密接插件的接线铜柱与电极保护腔中穿过的电线相连，5芯水密接插件下端接4根电线，连接第二电滑环和电滑环公头，

通过电极保护腔中预留的电滑环腔孔注入硫化胶，覆盖住第一电滑环，

水平放倒整个装置，通过电极保护腔上的圆孔，再次注入硫化胶，覆盖第一电滑环与10 芯水密接插件之间的连线，而不把电极覆盖住；

S2.确定本次海试需要测量的参数和传感模块，通过分段式海底沉积物孔隙水化学采集分析装置的上下端预留的螺纹接口和电线，连接其他测试功能装置；

S3.采集分析海底沉积物孔隙水:

将电极保护腔探入水下泥层，使孔隙水在海底压力的作用下通过电极保护腔上预留的小孔，进入电极保护腔并接触电极，通过内置电路板，实时进行海底样本数据的采集。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1为本发明结构示意图。

图2为注入硫化胶1后结构示意图。

图3为未注入硫化胶时结构示意图。

图4为转接腔未连接时的结构示意图。

图5为电路板舱连接电极保护腔的结构示意图。

图6为电路板舱安装电路板、电滑环母头插座和10芯水密接插件的结构示意图。

图中：1、电滑环母头插座；2、电路板；3、电路板舱；4、10芯水密接插件；5、化学电极； 6、电极保护腔；7、第一电滑环；8、5芯水密接插件；9、转接腔；10、硫化胶1；11、硫化胶2；12、第二电滑环；13、电滑环公头；14电线1、；15、电线2；16、电线3；17、电线 4；18、电线5；19、电极保护腔孔1；20、电极保护腔孔2；

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本发明设计的装置可依照不同的需求再组装其他不同功能的装置，对海底物质进行采集分析。由于海底环境的特殊性，对于物质采集模块需要非密闭性的环境，而其他功能模块需要很好的密闭性。本发明设计的装置是一种可分段式组装的装置对海底孔隙水进行采集分析。使用标准锥螺纹接头，考虑到采集信息模块需要非密闭性环境，此装置设计为三段式的组装结构，包括电路板舱、电极保护腔和转接腔三段组成。第一段电路板舱主要用来装入整个装置的核心部件电路板，因为电路板对密封性要求严格，单独设计一段密封装置来容纳电路板。电路板舱上下两头是锥形外螺纹，上端留作接入其他装置，增加装置的可扩展性，下头用作装配本装置的采集分析模块电极保护腔。电路板舱主要装入控制电路板和电滑环母头插座，下端安装插入10芯水密接插件。10芯水密接插件主要用来安装电极以及负责电极和电路板以及电滑环母头插座的连线。电路板作为整个装置的核心，通过接入电极来控制电极进行样本信息的采集和处理。电滑环母头插座主要为接入其他探测模块设计。首先把10芯水密接插件插入电路板舱下端，10芯水密接插件的其中5芯安装电极，对应5芯化学电极的后方5根电线接电路板前端5路接线端口，剩下的5芯使用其中的4芯接入两根电源线和两根can总线，并绕过电路板舱中的电路板延伸出去，与电滑环母头插座底部的4根线连接。然后把电路板从电路板舱上端塞入电路板舱，电路板下端连接10芯水密接插件的5根电极线，上端与 10芯水密接插件的其余4根线一起连接电滑环母头插座，电滑环母头插座可与其他探测装置的电滑环公头连接，以达到本装置扩展性强的目的。接着把电滑环母头插座从电路板舱上端推入电路板舱安装孔。10芯水密接插件的10芯铜柱部分用硫化胶硫化固定。10芯水密接插件的10芯，除下接5个电极外，其余4芯接入的电线要从第二段的电极保护腔中穿过。第二段是电极保护腔，主要用来采集样本，并通过腔内的电滑环来保证电线不打转，从而起到保护电极的作用。电极保护腔上下两端为锥形内螺纹结构，可以直接把化学电极保护腔拧入电路板舱锥形螺纹。电极保护腔上留有圆孔，为后续在电极保护腔内注入硫化胶以及采集分析孔隙水提供便利。注入硫化胶是为了保护电线不受水压的影响。第三段是转接腔，转接腔上端是锥形外螺纹，可直接拧入接上电极保护腔，转接腔下端是锥形内螺纹，用来连接其他装置。转接腔上端装入一个5芯水密接插件，5芯水密接插件的接线铜柱与电极保护腔中穿过的电线相连。5芯水密接插件下端接4根电线，连接电滑环2和电滑环公头，电滑环公头可接入其他装置的电滑环母头插座，增加装置的可扩展性。最后可以通过电极保护腔中预留的电滑环腔孔注入硫化胶，覆盖住电滑环1，然后水平放倒整个装置，通过电极保护腔孔，再次注入硫化胶，覆盖电滑环1与10芯水密接插件之间的连线，此时要注意，不要把电极覆盖住。

优选的，所述装置的三段设计都使用标准锥螺纹接口，并在最上端留有电滑环母头插座，在最下端预留有电滑环公头插座，具有很好的扩展性，用以接入其他探测装置。

优选的，所述装置采用三段式设计，可以很好的达到不同部件，不同要求的目的。第一段的电路板舱由于装入的是电路板，要求此段装置整体密封性要很好，保证电路板在深海区不会受到进水或者水压的影响，可以很好的完成控制化学电极、采集信息的工作。第二段电极保护腔由于需要采集海底沉积物中的孔隙水，要求此段装置不能密封，泥层中的孔隙水通过电极保护腔上预留的小孔，在海底压力的作用下进入电极保护腔，达到对孔隙水采集并进行化学分析的目的，同时不影响电路板舱的密封性。第三段转接腔，同样通过与第一段相同的手段达到保护电滑环2、电线和电滑环公头的目的。

优选的，所述装置采用分段式组装的设计，可通过上下端预留的螺纹接口和电线，连接其他测试功能装置，例如连接测试海底震动的装置，可以组装为一个整体，达到一次下水就可以采集不同测试信息的目的。

优选的，所述电极保护腔通过注入硫化胶的方式来保护电线不受海底压力的影响，可以正常工作。

优选的，所述电极保护腔通过预留细小的孔，通过海底的压力来采集孔隙水。

优选的，所述硫化胶通过先竖直放置装置注入，在通过水平放置注入硫化胶，保证硫化胶不会覆盖到电极，使电极可以正常采集信息。

优选的，所述装置内的电线都通过连接电滑环的方式，保证电线不打转，起到保护电极，保护电线的作用。

优选的，所述装置使用内置电路板的结构，可以实时进行海底样本数据的采集。

如图1所示，本示例的一种分段组装式海底沉积物孔隙水化学成份分析装置主要由电路板舱3、电极保护腔6和转接腔9连接组成。电路板舱3的上下两端为锥形外螺纹，上端螺纹为其他外装置提供连接，下端外螺纹为电极保护腔提供连接。如图6所示，电路板舱下端插入10芯水密接插件4，其中5个铜芯接上化学电极5，用于对孔隙水的化学成分分析，另外5个铜芯的其中4个铜芯接入4根电线17并往下端延伸。10芯水密接插件上端与5个化学电极对应的接口接入5根电线1，此5根电线1会接在电路板2上，其他4根电线2绕过电路板2接在电滑环母头插座1上。安装好10芯水密接插件4后，把接上5根电线1的电路板2推入电路板舱3中，电路板上端有4根电线3接上电滑环母头插座1，然后把电滑环母头插座1塞入电路板舱3中，组装为如图6所示装置，此装置上端可通过外螺纹接其他装置，下端通过外螺纹接入电极保护腔6，如图5所示。电极保护腔6上留有电极保护腔孔1、电极保护腔孔2，供后续添加硫化胶使用。图5中，电线4会穿过接在第一电滑环上，第一电滑环保证电线4不会打转，损害电极。如图1所示的转接腔9，按照如图4所示连接。转接腔9上端为外螺纹，用以拧入电极保护腔6中。把5芯水密接插件8装入转接腔9，5芯水密接插件8的接线铜柱与第一电滑环下的电线4相连接。把5芯水密接插件8拧入电极保护腔6中，由于第一电滑环的作用，电线4不打转，保护电极不受影响，5芯水密接插件后面4根电线5，连接第二电滑环和电滑环公头13。然后通过电极保护腔孔1，注入硫化胶，覆盖住第一电滑环；接着水平放倒整个设备，通过电极保护腔孔2，注入硫化胶，覆盖住第一电滑环与10芯水密接插件之间的连线，此时注意不要把电极覆盖住。装配成形后，如图1所示，最上端为外螺纹，留有电滑环母头插座，与上端其他装置的电滑环公头连接。最下端为内螺纹，留有电滑环公头，与下端其他装置的电滑环母头插座连接。

以上所述，仅为本发明部分具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.分段式海底沉积物孔隙水化学采集分析装置，其特征在于，从上到下依次包括：不透水的电路板舱、电极保护腔和转接腔；

所述电路板舱的上下两端均设有锥形外螺纹，所述电路板舱的下端通过锥形外螺纹与所述电极保护腔通过螺纹方式固定连接，

所述电路板舱内设有电路板和电滑环母头插座，所述电路板舱下端设置有10芯水密接插件，

所述10芯水密接插件的其中5芯安装电极分别对应5芯化学电极的后方5根电线，5芯化学电极的后方5根电线，分别连接电路板上端5路接线端口，所述10芯水密接插件剩下的5芯中，其中的4芯接入两根电源线和两根can总线，并绕过电路板舱中的电路板与电滑环母头插座底部的4根线连接，

所述电路板舱中的电路板下端连接10芯水密接插件的5根电极；

所述电路板通过接入电极来控制电极进行样本信息的采集和处理；

所述电极保护腔上下两端为锥形内螺纹结构，所述电极保护腔上端通过与电路板舱的锥形螺纹相配合，与电路板舱固定连接，所述电极保护腔上留有若干圆孔；

所述转接腔上端设有锥形外螺纹，所述转接腔上端通过与电极保护腔的锥形内螺纹相配合，与电极保护腔固定连接，所述转接腔下端设有锥形内螺纹，

所述转接腔上端设有一个5芯水密接插件，所述5芯水密接插件的接线铜柱与电极保护腔中穿过的电线相连，所述5芯水密接插件下端接4根电线，连接第二电滑环和电滑环公头。

2.如权利要求1所述的分段式海底沉积物孔隙水化学采集分析装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.装配分段式海底沉积物孔隙水化学采集分析装置：

把10芯水密接插件插入电路板舱下端，

把10芯水密接插件的其中5芯对映连接5芯化学电极的5个线，5芯化学电极后方5根电线接电路板前端5路接线端口，

使用10芯水密接插件另外的4芯接入两根电源线和两根can总线，并绕过电路板舱中的电路板，与电滑环母头插座底部的4根线连接，

把电路板从电路板舱上端塞入电路板舱，电路板下端连接10芯水密接插件的5根电极线，上端与10芯水密接插件的其余4根线一起连接电滑环母头插座；

把电滑环母头插座从电路板舱上端推入电路板舱安装孔；

将10芯水密接插件的10芯铜柱部分用硫化胶硫化固定；10芯水密接插件的10芯，除下接5个电极外，其余4芯接入的电线要从第二段的电极保护腔中穿过；

将电极保护腔的上端通过锥螺纹接头拧入电路板舱下端的锥形螺纹；

在电极保护腔中插入电滑环，避免电线打转破坏电极；

将转接腔上端通过锥螺纹接头拧入电极保护腔下端的锥形螺纹，

转接腔上端装入一个5芯水密接插件，5芯水密接插件的接线铜柱与电极保护腔中穿过的电线相连，5芯水密接插件下端接4根电线，连接第二电滑环和电滑环公头，

通过电极保护腔中预留的电滑环腔孔注入硫化胶，覆盖住第一电滑环，

水平放倒整个装置，通过电极保护腔上的圆孔，再次注入硫化胶，覆盖第一电滑环与10芯水密接插件之间的连线，而不把电极覆盖住；

S2.确定本次海试需要测量的参数和传感模块，通过分段式海底沉积物孔隙水化学采集分析装置的上下端预留的螺纹接口和电线，连接其他测试功能装置；

S3.采集分析海底沉积物孔隙水:

将电极保护腔探入水下泥层，使孔隙水在海底压力的作用下通过电极保护腔上预留的小孔，进入电极保护腔并接触电极，通过内置电路板，实时进行海底样本数据的采集。

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