[发明专利]垂直冷冻采样装置及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及采样装置，尤其涉及垂直冷冻采样装置及其使用方法。

背景技术

自然河流中，地表水与浅层地下水双向迁移和混合的区域称为潜流带。潜流带是活跃的生态群落交错区，是河流中颗粒和溶质交换、新陈代谢和储存的主要场所，对河流生命体的生命循环和河流健康具有重要意义。

目前，广泛用于水底沉积物取样的设备主要有抓斗式采泥器和重力式沉积物采样器。其中，抓斗式采泥器只能采集表层沉积物，使用时对样品产生极大的扰动，破坏了沉积物的原始状态，无法满足日益精细的沉积物检测分析；传统的重力式沉积物采样器依靠仪器本身的重力砸入沉积物中，采样的深度取决于仪器重力，较为笨重，使用不方便，对样品产生的扰动较大，而且采样时重力式采样器容易产生倾斜，导致采集不到沉积物样品，采样成功率低。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供用于深水和浅水区域沉积物的原位采集的垂直冷冻采样装置及其使用方法。

技术方案：垂直冷冻采样装置包括作业船、自动控制平台、提升系统、液态CO₂供应装置、采样器和安装在采样器上的调整支架；自动控制平台、提升系统和液态CO₂供应装置固定在作业船上，采样器与提升系统通过缆绳连接，采样器中的铜管探针通过液态CO₂输入管线与液态CO₂供应装置连接，自动控制平台的自动水准调平系统控制调整支架，使铜管探针垂直插入沉积层，冷冻并采集试样。

自动控制平台内设的定位系统接收无线信号发射装置和水下摄像头实时传回的图像、数据。

采样器中的重力锤的激发装置由自动控制平台控制。

调整支架由三支调节长度的支架，以及支架间的平衡调整装置组成。

还包括位于平衡调整装置上方的无线信号发射装置和水下摄像头，定位系统接收无线信号发射装置和水下摄像头实时传回的图像、数据。

垂直冷冻采样装置的使用方法，包括以下步骤：

(1)将作业船开至需要采样处，控制采样器使其缓慢降至河底；

(2)通过无线信号发射装置和水下摄像头实时传回的数据调整采样器位置；

(3)确定采样器位置后，通过自动水准调平系统控制调整支架，使铜管探针垂直于沉积层；

(4)激发重力锤，将铜管探针垂直插入沉积层；

(5)打开阀门，使液态CO₂通过CO₂输入管线进入铜管探针中，液态CO₂汽化吸热，铜管探针周围的沉积物被迅速的冷冻，产生的CO₂气体由CO₂输出管线排出；

(6)待温度传感器传回的数据达到稳定状态时，控制提升系统，将采样器提出，取下铜管探针及试样；

(7)向铜管探针中倒入热水，使试样与铜管探针分离，将试样装入样本盒，并放入冰箱中。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：(1)既可用于深水区域柱状沉积物的原位采集，也可以直接将配备液态CO₂供应装置的采样器用于浅水区域沉积物的原位采集，且保证了较高流速下设备的采样成功率；(2)使试样中的生物化学活动降至最低，保证了试样的原始状态；(3)减少了采样器对样本结构的破坏，以及河水对试样成分的影响。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为采样器的结构示意图；

图3为可调整支架的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，垂直冷冻采样装置包括作业船1、自动控制平台2、提升系统3、液态CO₂供应装置5、采样器6和安装在采样器上的调整支架7；自动控制平台2、提升系统3和液态CO₂供应装置5固定在作业船1上，安装在调整支架7上的采样器6与提升系统3通过缆绳4连接，采样器6中的铜管探针8通过液态CO₂输入管线13与液态CO₂供应装置5连接，自动控制平台2的自动水准调平系统控制调整支架7，使铜管探针8垂直插入沉积层，冷冻并采集试样。

自动控制平台2内设的定位系统接收无线信号发射装置19和水下摄像头10实时传回的图像、数据。