[发明专利]一种海底沉积物孔隙度原位分层测量装置及其测量方法

说明书

本公开涉及深海采矿技术领域，提供一种海底沉积物孔隙度原位分层测量装置及其测量方法，包括：取样器框架、导杆、电阻率测量模组、声学测量模组和密度测量模组；取样器框架包括顶板和支腿，支腿设置于顶板底部，导杆可滑动地连接于顶板朝向支腿的一面上，导杆为可伸缩结构，导杆上设置有电阻率测量模组、声学测量模组和密度测量模组；沿导杆，电阻率测量模组、声学测量模组和密度测量模组依次设置。该装置的密度测量模组能够实时测量海底沉积物的密度，充分利用电阻率测量模组和声学测量模组测量结果较为准确的沉积物深度区间，获取的海底沉积物的特性数据，可为深海采矿过程中的环境扰动评估提供依据。

技术领域

本公开涉及深海采矿技术领域，尤其涉及一种海底沉积物孔隙度原位分层测量装置及其测量方法。

背景技术

在海底沉积物诸多物理性质中,孔隙度是一项重要参数，孔隙度是沉积物中孔隙体积占总体积的百分比,表征了饱和沉积物内固体颗粒与液体的两相体积的大小关系，而深海采矿过程中，采矿车重载行走会对沉积物压实，改变海底沉积物的孔隙度，孔隙度是评价采集过程环境扰动的重要指标,海底表层沉积物的孔隙度与海底生物的生存状况、生态环境息息相关，因此，展开采矿过程对海底沉积物孔隙度的影响研究具有较大的意义。现有的测量沉积物孔隙度的方法中，micro-CT法只适用于实验室试验，且操作繁琐、流程复杂、设备昂贵；而电阻率推演法和声学性质推演法均受沉积物测量深度的影响较大，测量结果不稳定，易产生误差。

发明内容

为了解决上述技术问题，本公开提供了一种海底沉积物孔隙度原位分层测量装置及其测量方法。

本公开一方面提供了一种海底沉积物孔隙度原位分层测量装置，包括：取样器框架、导杆、电阻率测量模组、声学测量模组和密度测量模组；所述取样器框架包括顶板和支腿，所述支腿设置于所述顶板底部，所述导杆可滑动地连接于所述顶板朝向所述支腿的一面上，所述导杆为可伸缩结构，所述导杆上设置有电阻率测量模组、声学测量模组和密度测量模组；沿所述导杆远离所述顶板的轴向上，所述电阻率测量模组、声学测量模组和密度测量模组依次设置。

可选地，所述电阻率测量模组包括中央数控装置和四个电阻率测量器件，四个所述电阻率测量器件沿所述导杆的周向均布设置，每个所述电阻率测量器件均与所述中央数控装置电连接；所述电阻率测量器件包括U型安装套、发射电极组件、接收电极组件，所述U型安装套的第一臂上设置有发射电极组件，所述U型安装套的第二臂上设置有接收电极组件，所述发射电极组件与所述接收电极组件相对设置。

可选地，所述发射电极组件包括四个锥型发射电极和四个锥型接收电极，所述锥型发射电极与锥型接收电极相对设置。

可选地，所述锥型发射电极和所述锥型接收电极分别为银（Ag）或氯化银（AgCl）材质。

可选地，所述声学测量模组包括空心十字槽、第一声学发射器、第二声学发射器、第一接收换能器和第二接收换能器，所述空心十字槽与所述导杆同轴设置，且所述空心十字槽的开口背向所述顶板，所述空心十字槽内形成的第一通道的两端分别设置有第一声学发射器和第一接收换能器，所述空心十字槽内第二通道的两端分别设置有第二声学发射器和第二接收换能器；四个所述电阻率测量器件与所述第一通道和所述第二通道的位置对应设置。

可选地，所述密度测量模组包括核密度计和数据处理集成器，所述核密度计设置于所述导杆远离所述顶板的一端，所述核密度计与所述数据处理集成器电连接。

可选地，所述支腿的数量为四条，四条所述支腿分别连接在方形的所述顶板的四角上，四条所述支腿围合形成棱台状的测量空间。

可选地，所述顶板上设置有角度校正器，四条所述支腿均为可伸缩结构。

可选地，所述顶板朝向所述支腿的一侧形成有至少两条相互交错的滑轨结构。

本公开另一方面提供了一种海底沉积物孔隙度原位分层测量方法，采用上述的海底沉积物孔隙度原位分层测量装置，包括以下步骤：