[发明专利]海底沉积物粒度分析数据的自动处理方法

摘要

本发明提供海底沉积物粒度分析数据的自动处理方法，采用光学平台、样品分散装置及计算机数据处理模块，光学平台包括光源、透镜与检测器，样品分散装置包括容器、超声探头与离心泵，计算机数据处理模块通过信号传输模块与检测器连接，检测报告生成单元，用于将粒径‑含量计算单元、参数计算单元、用户计算机数据处理模块的信息输出至报告中。本项发明大大提高了激光粒度仪在海洋工程检测领域的应用水平，不仅提升了工作效率，还提高了数据的准确性，避免人工摘取数据时出现错误，为海底沉积环境的判断及工程建设稳定性预测提供了更加准确的依据。

主权项

1.采用激光粒度仪进行海底沉积物粒度分析数据的自动处理方法，其特征在于，激光粒度仪包括光学平台、样品分散装置及计算机数据处理模块，其中：光学平台包括光源、透镜与检测器，用于发射激光对样品的沉积物颗粒进行照射，并接收激光的散射信号；样品分散装置，包括容器、超声探头与离心泵，用于对样品颗粒进行超声震荡及分散处理，保证样品以正确的浓度、合适稳定的分散状态传送至光学平台的测量区域；计算机数据处理模块，通过信号传输模块与检测器连接，用于接收检测器的包含粒度分布信息的光/电信号，并设置相应计算机数据处理模块对信号进行处理；所述的计算机数据处理模块包括：粒径－含量计算单元、参数计算单元、用户计算机数据处理模块；粒径－含量计算单元设置尤登－温德华氏粒径转换模块，对原始粒径数据进行转换后计算对应含量；参数计算单元包括福克法参数计算单元与矩法参数计算单元，并设置尤登－温德华氏粒径转换模块，用于分别根据福克法、矩法计算粒度分布的平均粒径、分选系数、偏态、峰态参数；用户计算机数据处理模块用于将用户输入的检测单位、检验人员、项目名称、样品编号信息按报告格式存储与调用；所述计算机数据处理模块还包括检测报告生成单元，用于将粒径－含量计算单元、参数计算单元、用户计算机数据处理模块的信息输出至报告中；包括以下步骤：步骤一：将样品放入样品分散装置的容器进行预处理，加入分散剂，并采用超声探头对样品进行超声震荡，沉积物颗粒呈分散状态后启动离心泵，使沉积物颗粒均匀地进入光学平台的测量区域；步骤二：启动光学平台的光源、透镜组件，发射激光对样品的沉积物颗粒进行照射，检测器接收激光的散射信号并通过信号传输模块将包含粒度分布信息的光/电信号传输至计算机数据处理模块；步骤三：粒径－含量计算单元对粒径数据进行尤登－温德华氏粒径转换，转换后的粒径其与d的转化关系为：步骤四：计算机数据处理模块根据传输信号计算沉积物各个粒径所对应的颗粒体积百分含量q₃％，以及小于某一粒径的累积百分含量Q₃％；步骤五：福克法参数计算单元根据公式计算平均粒径Mz、分选系数σ₁、偏态Sk1、峰态Kg，采用的公式为：其中，是当大于某粒径的累积含量即1‑Q₃％所对应的粒径值，如：是1‑Q₃％为5％时所对应的粒径值；步骤六：矩法参数计算单元根据公式计算平均粒径分选系数δ、偏态Sk、峰态Ku，采用的公式为：取值为粒组中间的值，例如取0.5，则粒径区间为0‑1.0，如取1.5，则粒径区间为1.0‑2.0；在计算时，分别取0.5、1.5、2.5、3.5、4.5、5.5、6.5、7.5、8.5、9.5、10.5、11.5、12.5、13.5；f为以上值区间所对应的粒组百分含量，即q₃％，如取0.5，则为0‑1.0之间的q₃％的和；步骤七：用户计算机数据处理模块将用户输入的检测单位、检验人员、项目名称、样品编号信息按报告格式存储；步骤八：检测报告生成单元将粒径－含量计算单元、参数计算单元、用户计算机数据处理模块的信息选择性组合输出，形成完整的检测报告；试验报告分七部分，分别为①标题及图标②样品信息③计算参数④粒组含量⑤累积曲线⑥各粒径对应的累积百分含量Q3％及粒组区间百分含量q3％⑦测试系统参数；第①部分，考虑到报告中须给出测试单位的相关信息，因此，在报告模板的首行将“试验单位的名称及图表”写入；第②部分，由于每个工程的试验样品均有几十甚至几百个，因此，每个工程项目都有项目名称，每个样品均有样品编号；考虑到每个试验报告对应一个样品，因此，第②部分设计成“项目名称”及“样品编号”，其中“项目名称”在报告模板中写入后每个样品做试验前不用重复写入，在报告中自动给出；“样品编号”须在每个样品试验前写入；第③及④部分是报告中的主要部分，计算中值粒径(Md50)、平均粒径分选系数(σ₁、δ)、偏态(Sk1、SK)、峰态(Kg、Ku)及砂、粉砂及粘土的含量等参数值；根据海洋工程粒度分析所需要的参数，用仪器所默认的语言编写程序，先将计算参数所需要的数据在“用户模板”中提前处理并编入代码，如将以及分别对应的f(0.5、1.5、……12.5、13.5)等采用语言程序给出，然后在报告模板中引入“用户模板”中的代码，用公式计算出中值粒径(Md50)、平均粒径分选系数(σ₁、δ)、偏态(Sk1、SK)、峰态(Kg、Ku)及砂、粉砂及粘土的含量等参数值；第⑤部分为保持清楚美观，删去累积曲线，只保留粒组区间数据曲线；报告第⑥部分，将原有的粒径d通过程序公式转换为值，并将Q3％及q3％写到同一行中，便于对比分析；第⑦部分只保留了部分的测试系统参数。