一种海底甲烷气泡计数装置及计数方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于海底甲烷探测技术领域。针对深海甲烷原位探测成本较高，将甲烷样品从海底提取上来再行检测的结果准确度低的问题，提供一种海底甲烷气泡计数装置及计数方法。该装置包括罩体，罩体内环绕通孔设置瓣形取样器，瓣形取样器向内闭合后形成样品容纳腔；瓣形取样器的上方设置盖板，盖板的中间相对设置超声波发射器和超声波接受器；滑动管顶部管内设置水下推进器；滑动磁环套设在滑动管上，在电磁铁的作用下滑动，滑动磁环向一个方向滑动时通过拉杆带动瓣形取样器闭合，滑动磁环向相反方向滑动时带动瓣形取样器展开。将取样器设置为可以收缩和打开的瓣形，实现了随机取样后立即在原地进行样品的检测，检测的准确度高，结构简单，操作方便。操作方便。

【技术实现步骤摘要】
一种海底甲烷气泡计数装置及计数方法


[0001]本专利技术属于海底甲烷探测
，具体涉及一种甲烷气泡计数装置及计数方法。

技术介绍

[0002]当今世界，陆地能源已经趋近供不应求的状态，人类迫切需要一种新能源来支撑工业发展，海底甲烷作为一种全新的清洁能源备受关注。随着海洋探索进程的推进，全球对海底甲烷气体的探究与开采愈演愈烈，如何快速发现并确定海底某甲烷储存地的甲烷储存量至关重要。传统的方法是科研人员将甲烷从海底样品提取至大气中后进行浓度检测，由于大气压的巨大差异，甲烷浓度同时会发生巨大变化，无法获知甲烷的真实浓度。目前比较先进的方法主要是通过深海甲烷原位探测系统对海底甲烷气体储存量来进行探测的，该项技术是中国科学院海洋研究所张鑫博士与美国蒙特里杰克海湾水族馆研究学会合作研制的一种新技术，该技术基于深海有缆水下机器人(ROV)研制，在ROV的视频监控下，系统将钛合金探针插入深海沉积物中，抽取沉积物孔隙水，并使用深海激光拉曼光谱仪原位获得孔隙水中的甲烷浓度。由于深海甲烷原位探测系统技术探测成本较高，而传统将甲烷从海底样品中提取出来再进行浓度检测的方式的探测结果准确度较低，因此，有必要研究一种低成本高准确度的海底甲烷储量检测技术。

技术实现思路

[0003]针对深海甲烷原位探测系统技术探测成本较高，而将甲烷样品从海底提取上来再进行浓度检测的方式，其探测结果准确度较低的上述问题，本专利技术提供一种海底甲烷气泡计数装置及计数方法。
[0004]本专利技术是通过以下计数方案实现的：
[0005]一种海底甲烷气泡计数装置，包括罩体、滑动管、水下推进器、电磁铁、滑动磁环、盖板、瓣形取样器及拉杆；
[0006]所述罩体的顶部开设第一通孔，第一通孔处设置向罩体外部上方延伸的管体，罩体内环绕通孔设置瓣形取样器，瓣形取样器与罩体活动连接，瓣形取样器向内闭合后形成样品容纳腔；瓣形取样器的上方固定设置盖板，盖板的中间开设第二通孔，第二通孔的内壁上相对设置超声波发射器和超声波接受器，第二通孔的外围设置第三通孔；
[0007]所述滑动管设置在管体内，其外侧壁与管体的上端密封连接，其顶部管内设置水下推进器，其底部与罩体内的空间贯通；
[0008]在管体、滑动管与盖板形成的空腔中，设置所述的电磁铁及滑动磁环，滑动磁环套设在滑动管上，电磁铁的线圈通电后产生磁性，带动滑动磁环沿滑动管在一个方向上滑动，改变电流方向，带动滑动磁环沿相反方向滑动；
[0009]所述拉杆穿过第三通孔，拉杆的一端与瓣形取样器活动连接，另一端与滑动磁环活动连接；滑动磁环向一个方向滑动时通过拉杆带动瓣形取样器向内闭合，滑动磁环向相
反方向滑动时通过拉杆带动瓣形取样器向外展开。
[0010]进一步的，所述罩体上方的管体为锥形管，所述锥形管的大孔端朝下与罩体连接。
[0011]进一步的，所述瓣形取样器与罩体铰接；拉杆与瓣形取样器、滑动磁环铰接。
[0012]进一步的，所述盖板的外侧壁与罩体的内壁固定连接；或者盖板与滑动管的底部固定连接。
[0013]进一步的，所述电磁铁设置在滑动磁环上方，电磁铁的线圈缠绕在滑动管上，铁芯为条形或者管形。
[0014]进一步的，所述超声波发射器和超声波接受器连接中央处理器。
[0015]进一步的，所述超声波发射器和超声波接受器分别为两个。
[0016]本专利技术还提供一种海底甲烷取样气泡的计数方法，包括以下步骤：
[0017](1)将上述的海底甲烷气泡计数装置放置在海底甲烷气体喷涌口，水下推进器开始工作，制造微型暗流引导甲烷气泡进入罩体内；
[0018](2)电磁铁线圈通电，电磁铁产生磁性，利用同性相斥异性相吸的原理，在电磁铁的作用下，滑动磁环向上滑动，带动拉杆收缩，瓣形取样器关闭，等同于对甲烷气体喷涌口处的海水进行了一次随机取样，取样器中的甲烷气泡在微型水下推进器制造的暗流作用下，依次通过超声波气泡检测装置，超声波气泡检测装置每检测一次气泡，便向控制系统发送一次电信号，产生计数累积；
[0019](3)超声波气泡检测装置不再发送气泡信号时，向电磁铁线圈通入反向电流，电磁铁的两个磁极方向发生改变，滑动磁环向下滑动，带动拉杆伸展，瓣形取样器开启，准备进行下一次取样；必要时，进行多次取样计数。
[0020]进一步的，所述电磁铁设置在滑动磁环的上方，电磁铁线圈通电，电磁铁下端的磁极与滑动磁环的上端磁性相异，产生吸引力，滑动磁环向上滑动，带动拉杆收缩，瓣形取样器关闭；电磁铁通入反向电流后，电磁铁下端与滑动磁环上端磁性相同，产生排斥力，滑动磁环向下滑动，带动拉杆伸展，瓣形取样器开启。
[0021]本专利技术通过罩体确定了相对独立的取样部位，通过水下推进器制造微型暗流引导甲烷气泡进入罩体内，通过改变电磁铁的电流方向，实现滑动磁环的滑动方向的改变，通过拉杆进而实现对取样器开启和关闭的控制；将取样器设置为可以收缩和打开的瓣形，实现了随机取样后立即在原地进行样品的检测，取样器中的甲烷气泡在微型水下推进器制造的暗流作用下，依次通过超声波气泡检测装置，检测的准确度高。该装置可以循环取样检测。该装置结构简单，操作方便。
[0022]甲烷储存地储存的甲烷气体越多，产生的气压也就越大，甲烷喷涌口和内外压强差也就越大，甲烷气体从喷涌口往外喷涌的速率也就越快，甲烷气泡计数装置完成后一次取样过程，取样器中的甲烷气泡也就越多，因此，通过计算不同时间或不同地点取样器中甲烷气泡的数目，就可以计算出不同甲烷气体喷涌口气体的流速，反推气泡受力情况，进而计算处甲烷气体喷涌口处海水与甲烷气体之间的压力差，最终计算出甲烷的储存量，该装置成本比深海甲烷原位探测系统低，探测准确度比传统将甲烷从海底样品中提取出来再进行浓度检测的方式高，极具推广价值。
附图说明
[0023]图1为罩体的立体结构示意图；
[0024]图2为罩体的剖面结构示意图；
[0025]图3为滑动管的结构示意图；
[0026]图4为瓣形取样器的结构示意图；
[0027]图5海底甲烷气泡计数装置瓣形取样器闭合时的示意图；
[0028]图6为盖板结构示意图；
[0029]图7为水下推进器结构示意图；
[0030]图8为电磁铁结构示意图；
[0031]图9为拉杆的结构示意图；
[0032]图10为滑动磁环的结构示意图；
[0033]图11为海底甲烷气泡计数装置瓣形取样器开启时的示意图。
[0034]以上各图中，1、滑动管；2、罩体；21、管体；3、电磁铁；4、滑动磁环；5、盖板；51第二通孔；52、第三通孔；6、瓣形取样器；7、拉杆；8、超声波发射器；9、超声波接收器；10、水下推进器。
具体实施方式
[0035]下面结合具体实施例及附图对本专利技术做进一步详细说明。
[0036]一种海底甲烷气泡计数装置，包括罩体2，设置在罩体内的滑动管1、水下推进器10、电磁铁3、滑动磁环4、盖板5、瓣形取样器6及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海底甲烷气泡计数装置，其特征在于，包括罩体、滑动管、水下推进器、电磁铁、滑动磁环、盖板、瓣形取样器及拉杆；所述罩体的顶部开设第一通孔，第一通孔处设置向罩体外部上方延伸的管体，罩体内环绕通孔设置瓣形取样器，瓣形取样器与罩体活动连接，瓣形取样器向内闭合后形成样品容纳腔；瓣形取样器的上方固定设置盖板，盖板的中间开设第二通孔，第二通孔的内壁上相对设置超声波发射器和超声波接受器，第二通孔的外围设置第三通孔；所述滑动管设置在管体内，其外侧壁与管体的上端密封连接，其顶部管内设置水下推进器，其底部与罩体内的空间贯通；在管体、滑动管与盖板形成的空腔中，设置所述的电磁铁及滑动磁环，滑动磁环套设在滑动管上，电磁铁的线圈通电后产生磁性，带动滑动磁环沿滑动管在一个方向上滑动，改变电流方向，带动滑动磁环沿相反方向滑动；所述拉杆穿过第三通孔，拉杆的一端与瓣形取样器活动连接，另一端与滑动磁环活动连接；滑动磁环向一个方向滑动时通过拉杆带动瓣形取样器向内闭合，滑动磁环向相反方向滑动时通过拉杆带动瓣形取样器向外展开。2.根据权利要求1所述的海底甲烷气泡计数装置，其特征在于，所述罩体上方的管体为锥形管，所述锥形管的大孔端朝下与罩体连接。3.根据权利要求1所述的海底甲烷气泡计数装置，其特征在于，所述瓣形取样器与罩体铰接；拉杆与瓣形取样器、滑动磁环铰接。4.根据权利要求1所述的海底甲烷气泡计数装置，其特征在于，所述盖板的外侧壁与罩体的内壁固定连接；或者盖板与滑动管的底部固定连接。5.根据权利要求1所述的海底甲烷气泡计数装置，其特征在于，所述电磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅赛，孙军，张喜林，赵钊，于得水，
申请(专利权)人：青岛海洋地质研究所，
类型：发明
国别省市：