[发明专利]一种海底沉积物液化后流变特性原位测量装置

权利要求书

1.一种海底沉积物液化后流变特性原位测量装置，其特征在于，包括：

十字板头，其用于插入到液化后的海底沉积物中；

连杆，其底部连接所述十字板头；

电机，其用于驱动所述连杆旋转，进而驱动所述十字板头旋转；

扭矩传感器，其一端通过联轴器连接所述电机的转轴，另一端连接所述连杆的顶部，用于检测连杆的扭矩；

角位移传感器，其用于检测十字板头的转过角度；

控制模块，其接收扭矩传感器输出的扭矩信号以及角位移传感器输出的角位移信号，进而换算出扭矩值和转过角度，利用公式计算出剪应力τ_f，利用公式计算出剪切速率S，进而根据公式计算出海底沉积物的表观黏度η_a；其中，D为十字板头的直径；H为十字板头的高度；M_max、A、T分别为所述十字板头在插入到海底沉积物的某一深度后，在该深度位置转动时的扭矩值、转过角度和对应的转动时长。

2.根据权利要求1所述的海底沉积物液化后流变特性原位测量装置，其特征在于，还包括机箱，所述控制模块安装在所述机箱内，所述电机、联轴器、扭矩传感器、角位移传感器、连杆、十字板头位于所述机箱的外部，在所述扭矩传感器或电机的外部壳体上安装有支撑架，所述支撑架安装在所述机箱上。

3.根据权利要求2所述的海底沉积物液化后流变特性原位测量装置，其特征在于，所述连杆为可伸缩式连杆，在所述连杆上沿连杆的长度方向设置有刻度线，通过所述刻度线确定所述十字板头插入到海底沉积物的深度。

4.根据权利要求2所述的海底沉积物液化后流变特性原位测量装置，其特征在于，在所述机箱上安装有升降机构，所述支撑架安装在所述升降机构上，通过所述升降机构驱动支撑架上下移动，进而驱动所述十字板头插入到海底沉积物中或者从海底沉积物中收回。

5.根据权利要求4所述的海底沉积物液化后流变特性原位测量装置，其特征在于，所述控制模块控制所述升降机构运行，根据升降机构的运行状态确定所述十字板头插入到海底沉积物的深度。

6.根据权利要求1所述的海底沉积物液化后流变特性原位测量装置，其特征在于，所述电机为双轴电机，其中一个转轴通过所述联轴器连接所述扭矩传感器，另一个转轴通过另一联轴器连接所述角位移传感器，所述连杆与所述电机的转轴同步旋转。

7.根据权利要求2所述的海底沉积物液化后的流变特性原位测量装置，其特征在于，还包括：

转速调节旋钮，其安装在所述机箱上，并连接所述控制模块，所述控制模块根据通过转速调节旋钮输入的设定转速调节所述电机的转速；

转速传感器，其安装在所述电机上，用于检测电机的转速，并生成转速信号发送至所述控制模块，所述控制模块根据接收到的转速信号调节电机的实际转速达到所述设定转速。

8.根据权利要求2所述的海底沉积物液化后流变特性原位测量装置，其特征在于，还包括：

数据接口，其设置在所述机箱上，连接所述控制模块，所述控制模块通过所述数据接口与外部设备交互数据；

显示屏，其安装在所述机箱上，并连接所述控制模块，用于显示所述的扭矩值M_max、转过角度A、转动时长T以及控制模块的计算结果。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的海底沉积物液化后流变特性原位测量装置，其特征在于，还包括：

密封舱，所述十字板头以及连杆的至少一部分伸出所述密封舱，测量装置的其它部件内置于所述密封舱中；

通信模块，其内置于所述密封舱中，并连接所述控制模块，所述控制模块通过所述通信模块以有线方式或无线方式与远端的上位机通信，交互数据。

10.根据权利要求9所述的海底沉积物液化后流变特性原位测量装置，其特征在于，在所述密封舱上安装有数字水下高度计，用于检测所述测量装置到海底沉积物的距离，并生成检测信号发送至所述控制模块，进而通过所述通信模块上传至上位机，以确定测量装置是否下降到海底沉积物上。