声学法海底热液口测温方法及其关键技术.pdf

《声学法海底热液口测温方法及其关键技术.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、声学法海底热液口测温方法及其关键技术蔡勇，等声学法海底热液口测温方法及其关键技术MeasuringTemperatureofHydrothermalVentatSeafloorBasedonAcousticMethodandRelatedCriticalTechnologies簦勇1瑟烨1’2绻祝琴3毛沼1滔华展1(杭州电子科技大学机械电子工程研究所1，浙江杭州310018；浙江大学流体传动及控制国家重点实验室2，浙江杭州310000；浙江工业大学机械工程学院3，浙江杭州310000)摘要：针对海底热液口高温、腐蚀的恶劣环境以及不利于二维温度场测量的特点

2、，采用声学测温的基本方法，提出了海底热液口高精度飞渡时间测量和截面二维温度场重建这两个关键技术。同时引入了数据层析还原算法，进行了单峰温度场的还原实验。实验结果验证了声学法应用于海底热液口温度场测量的正确性和可行性。关键词：热液口声学测温温度场飞渡时间代数重建中图分类号：TB52文献标志码：AAbstract：Inaccordancewiththefeaturesofhiglltemperatureandfoulcorrosiveenvironmentatthehydrothermalventofseafloorthatunfavor-abletotwo

3、dimensionaltemperaturefieldmeasurement-byadoptingbasicacoustictemperaturemeasurementmethod，twoofthecriticaltechnol-oglesfortemperaturemeasurementofhydrothermalventofseafloor-i．e．。highprecisemeasurementofthetime-of-flight(ToF)andCreSSBee-tiontwodimensionaltemperaturefieldreconstru

4、ctionareproposed．Inaddition，thealgorithmofdatatomographyandtomographyrecoveryisin—troducedforconductingrecoveryexperimentofsinglepeal【temperaturefield．Theresultofexperimentverifiesthecorrectnessandfeasibilityofusingacousticmethodintemperaturefieldmeasurementforhydrothermalventats

5、eafloor．Keywords：HydrothermalventAcoustictemperaturemeasurementTemperaturefieldTime—of-flight(TOF)Algebraicreconstruction0引言海底热液口热液的热通量及运动方式对热液成矿、硫化物烟囱体形成以及热液生物圈活动都有直接影响。通过对热液口温度场和流速的原位测量，能较精确地测量出热液口输出的热通量⋯。对现代热液活动温度场分布进行原位监测是热液活动研究中的重要内容之一口。51。文献[2]～[3]采用接触式温度传感器阵列进行测量存在一定的局限性，接

6、触式测量会干扰热液口的温度分布，只能测量某些点的温度，无法得到温度场分布数据。文献[4]一[5]提出的非接触式声学热液温度场原位测量克服了以上难点，实现了在高温、腐蚀、多悬浮颗粒的恶劣环境下的连续实时精确测量。本文提出海底热液口高精度飞渡时间测量和截面二维温度场重建的两个关键技术，对声学法海底热液口温度场测量的实际工程应用具有一定的参考价值。国家“863”计划基金资助项目(编号：2007AA092213)。修改稿收到日期：2010—02—11。第一作者蔡勇，男，1985年生，现为杭州电子科技大学机械电子专业在读硕士研究生；主要从事机电系统集成与深海装备技

7、术的研究。《自动化仅表》第3l卷第ll期2010年11月1声学测温原理MacKenzie(1981)给出了声波在海水介质中的传播速度与海水温度、深度和盐度的关系式∞’：C(T，S，z)=A+BT+CT2+DT3+E(S一35)+n+＆2+日丁(S一35)+JTz’(1)式中：c为声波在某种海水介质中的速度，m／s；。为被测平面的深度，m；T为温度，℃；S为含盐量的千分数。对于—个固定的热液口平面上的深度和盐度，可将它们视为常数。这时，海底声速的变化主要与温度相关。海底热液口原位长期声波测温的具体步骤是：在一个平面内布置n个发送和接收水声换能器，接收水声换

8、能器接收发送水声换能器发射出的声波信号，并与之作互相关计算，得到若干条独立有效的