本論文是基于國家863計劃“風(fēng)暴過程中沉積物再懸浮通量原位監(jiān)測技術(shù)”(No. 2008AA09Z109)開展的研究工作,旨在通過對海床界面蝕積過程原位監(jiān)測系統(tǒng)探頭設(shè)計研究,為實現(xiàn)風(fēng)暴事件過程中河流入海沉積物再懸浮通量自動觀測分析提供現(xiàn)場原位傳感器。 論文主要從海床界面蝕積過程原位監(jiān)測系統(tǒng)探頭總體結(jié)構(gòu)設(shè)計、探頭電極參數(shù)設(shè)計和所制探頭對界面判別應(yīng)用三個方面開展研究,尋找探頭設(shè)計的最優(yōu)化配置,最終實現(xiàn)系統(tǒng)探頭樣機的制作。 論文首先對海床界面蝕積過程原位監(jiān)測系統(tǒng)探頭進(jìn)行設(shè)計研究,得出探頭的總體構(gòu)造形式及相關(guān)參數(shù):電極陣列布設(shè)在柱狀探桿套筒上,套筒選用壁厚與直徑分別為10mm、70mm的亞克力材料,選用環(huán)氧樹脂作為密封材料,鋼結(jié)構(gòu)作為主體骨架材料。 第二,論文進(jìn)一步對電極參數(shù)設(shè)計研究。通過試驗研究發(fā)現(xiàn)影響介質(zhì)電阻率測算結(jié)果的參數(shù)主要是電極形式及間距。對試驗結(jié)果分析得到對沉積物而言,環(huán)形電極測算電阻率值隨著電極間距的增大而呈減小的趨勢,當(dāng)間距較小時,結(jié)果較為接近經(jīng)典測量法所得數(shù)值。對海水電阻率測量研究發(fā)現(xiàn),電極間距與測得結(jié)果呈二次函數(shù)關(guān)系,相關(guān)系數(shù)平方為0.95,曲線最小值處與經(jīng)典測量方法所得結(jié)果最為接近,且二者的數(shù)量級一致。點狀電極測量發(fā)現(xiàn)海水及沉積物電阻率值與電極間距呈較好的線性關(guān)系,并且測量值隨著電極間距的增大而增大;通過理論分析進(jìn)行電極材料研究,分析了多種常見材料如銀、銅、鋁等的適用范圍;利用電橋裝置研究了電極尺寸對電阻率的影響。最終明確了適于電阻率值測量的最優(yōu)配置參數(shù),即環(huán)狀電極類型,電極間距為10mm,電極材料黃銅,電極截面積1mm2。 第三,論文利用優(yōu)化設(shè)計的探頭系統(tǒng),對海水-沉積物界面進(jìn)行判定應(yīng)用。建立了電阻率-深度分布曲線與界面位置的關(guān)系。根據(jù)不同介質(zhì)電阻率值存在差異的原理,電阻率-深度分布曲線中電阻率值突變的位置即為界面的位置。利用所制電阻率探頭實現(xiàn)了海水-沉積物界面的室內(nèi)試驗判別。 本文的研究實現(xiàn)了海床界面蝕積過程原位監(jiān)測系統(tǒng)探頭的結(jié)構(gòu)及附屬電極的設(shè)計制作,首次成功利用所制探頭實現(xiàn)介質(zhì)電阻率原位測試及沉積物-海水分界面的判別。該裝置可以適應(yīng)較為惡劣的海況環(huán)境,長期穩(wěn)定的對海床蝕積過程進(jìn)行監(jiān)測,具有廣泛的應(yīng)用范圍。
【學(xué)位單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2009
【中圖分類】：P736.2
【部分圖文】：

3圖1-1 二相電極法示意圖 圖1-2 四相電極法示意圖基于上述方法原理，很多的研究者對電阻率的測試裝置進(jìn)行了大量的探索并研制了相關(guān)的裝置。如Zeyad S.Abu-Hassanein，Singh研制的四相電極法測電阻率的實驗裝置[5][6]（圖1-3，圖1-4）。M.Fukue研制的一維固結(jié)過程中的電阻率測試裝置[7]（圖1-5）。其他的諸如Miller soil box，Komine等研制的三軸儀上的電阻率測定裝置等[8][9]。這一系列的儀器設(shè)備實現(xiàn)了土體的靜態(tài)穩(wěn)定，以及固結(jié)壓縮過程中電阻率的測定。圖1-3 電阻率測試裝置(圓柱體)(Zeyad, 1996) 圖1-4 電阻率測試裝置(立方體)(Singh, 2001)

的實驗裝置[5][6]（圖1-3，圖1-4）。M.Fukue研制的一維固結(jié)過程中的電阻率測試裝置[7]（圖1-5）。其他的諸如Miller soil box，Komine等研制的三軸儀上的電阻率測定裝置等[8][9]。這一系列的儀器設(shè)備實現(xiàn)了土體的靜態(tài)穩(wěn)定，以及固結(jié)壓縮過程中電阻率的測定。圖1-3 電阻率測試裝置(圓柱體)(Zeyad, 1996) 圖1-4 電阻率測試裝置(立方體)(Singh, 2001)

的實驗裝置[5][6]（圖1-3，圖1-4）。M.Fukue研制的一維固結(jié)過程中的電阻率測試裝置[7]（圖1-5）。其他的諸如Miller soil box，Komine等研制的三軸儀上的電阻率測定裝置等[8][9]。這一系列的儀器設(shè)備實現(xiàn)了土體的靜態(tài)穩(wěn)定，以及固結(jié)壓縮過程中電阻率的測定。圖1-3 電阻率測試裝置(圓柱體)(Zeyad, 1996) 圖1-4 電阻率測試裝置(立方體)(Singh, 2001)
【引證文獻(xiàn)】

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5 張穎;黃河三角洲近底床沉積物濃度動態(tài)變化及監(jiān)測方法研究[D];中國海洋大學(xué);2012年

6 郭磊;改進(jìn)型高密度電阻率探針（MERPⅡ）優(yōu)化設(shè)計研究[D];中國海洋大學(xué);2012年

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本文編號：2844114