[发明专利]一种深海甲烷浓度原位检测系统

说明书

本发明提供了一种深海甲烷浓度原位检测系统，其特点是：利用甲烷气体吸收红外光的特点，应用气液分离技术，将海水水样中的甲烷成分分离后，用红外传感器对其含量进行检测。检测系统由法兰盘、减压阀、减压舱、入水泵、耐高压出水泵、气泵、电磁阀、电路板、气液分离光学检测室、固定底板、固定支架和壳体组成，其外观是一个带有进出水口和电气水密接头的小型密封装置。本发明对非甲烷气体的响应度小，系统信噪比高，在深海海流剧烈波动的情况下，抗干扰能力强，且结构简单、体积小、成本低，便于实现环境适应性更强的小型海洋监测系统集成，能够布放于深海恶劣环境中，在长期无人职守的情况下，对海水中甲烷浓度指标进行原位检测。

技术领域

本发明属于水体监测技术领域，涉及一种水中甲烷含量检测系统，具体说是一种深海甲烷浓度原位检测系统。

背景技术

目前，国内外对深海海水中甲烷含量的检测主要有以下两种系统：

一种是半导体气敏感应原位甲烷测量系统，利用氧化物半导体气敏材料SnO₂吸附或脱附气体分子会引起电导率发生变化的特征进行甲烷气体测量，其特点是测量范围较大，可达50nmol/L-10µmol/L、工作水深较深，可达3500m，但由于半导体材料气敏材料SnO₂固有的检测特性，导致进入到检测腔的其他气体也可能被氧化，从而对吸附氧过程产生干扰，影响其稳定性，其次，SnO₂半导体传感器在检测过程中需要消耗甲烷气体，在水体流动的动态环境中会降低传感器的灵敏度。

另一种进入到实际应用阶段的深海甲烷检测系统是激光拉曼光谱分析原位甲烷测量系统，该系统基于光子与物质分子的非弹性碰撞所产生的散射，对于不同物质分子其产生的拉曼光谱强度有显著区别的特性，通过分析拉曼光谱强度变化来确定海水中甲烷含量，其特点是精度高、测量范围广、稳定性好，但在深海中应用，需搭载在深海ROV等大型取样装置中，其造价非常昂贵，不适合实际大规模应用。

综合以上分析，发现上述两种测量方式以下几点不足：

(1) 半导体气敏感应原位甲烷测量系统在深海应用中稳定性较差；

(2) 半导体气敏感应原位甲烷测量系统在水体流动的动态环境中灵敏度不强；

(3) 激光拉曼光谱分析原位甲烷测量系统结构复杂，造价昂贵，很难在实际应用中推广。

发明内容

本发明为解决现有技术存在的上述问题，提供一种深海甲烷浓度原位检测系统，气体选择性好、灵敏度高、系统的信噪比高，抗干扰能力强、结构简单、成本低，适合集成于一个小型密闭容器内，布放于深海恶劣环境中，在长期无人职守的情况下，对海水中甲烷浓度指标进行原位检测。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种深海甲烷浓度原位检测系统，包括：安装有红外吸收式气体传感器的气液分离光学检测室，其特征在于，还包括：法兰盘、减压阀、减压舱、入水泵、出水泵、气泵、电磁阀、电路板、壳体，所述壳体是一端封闭的空腔，所述的减压阀、减压舱、入水泵、出水泵、气泵、电磁阀、电路板、气液分离光学检测室安装在所述壳体内，所述壳体敞开的一端与所述法兰盘密封连接，在所述法兰盘上设置有法兰盘入水口、法兰盘出水口及水密接头，所述法兰盘入水口与所述减压阀的入水口连通，所述减压阀的出水口与所述减压舱的入水口连通，所述减压舱的出水口与所述入水泵的入水口连通，所述入水泵的出水口与所述气液分离光学检测室的入水口连通，所述出水泵的入水口与气液分离光学检测室的出水口连通，所述出水泵的出水口与减压舱的入水口连通，所述气泵的入气口与所述气液分离光学检测室的出气口连通，所述气泵的出气口与所述减压舱的入气口连通，所述减压舱的出水口与出水泵的入水口连通，所述出水泵的出水口与所述电磁阀的入口连通，所述电磁阀的出口与所述法兰盘出水口连通，所述的红外吸收式气体传感器的电信号端子连接到所述电路板，所述电路板的电源输入端子和信号输出端子与所述水密接头连接。