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双针热脉冲式海底原位热流测量技术研究

作　者: 李正光
导　师: 刘保华
学　校: 国家海洋局第一海洋研究所
专　业: 海洋地质
关键词: 脉冲双探针技术原位测量热导率海洋沉积物
分类号: P714.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

热流探测是一项重要的基础地球物理调查内容,使用探针式热流计测量海底热流是目前常用的方法。自二十世纪中期以来,先后出现了Bullard型、Ewing型和Lister型等三种主要的热流探测设备,使海底热流探测的精度和效率均得到了很大的提高。然而,以上几种热流探测技术还存在一些体积庞大、操作不便,探测速度较慢等不足。进行海底热流探测技术的深入研究,研制新型热流探测设备具有十分重要的意义!本文分析了三种常见热流计的主要技术特点,模型原理,以及我国海底热流探测技术的现状与不足,并对热流探测技术未来的发展进行了展望。在此基础上重点研究了双探针热脉冲法(Dual-probe heat-pulse method,以下简称DPHP法)海底热流探测技术。设计制作了基于DPHP理论的热导率原位测量探头和热脉冲热导率数据分析处理软件。实验结果表明,本文所研究的双针热流计具有探测速度快有测量速度快、测量的热导率数据精度高等优点。最后进行了海底原位热导率探测实验,取得了海上原位探测数据,数据处理结果和其它热流计探测结果一致,其探测效率远远高于其它海底热流探测设备,具有实际的工程应用意义!

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
0 绪论  8-11
  0.1 研究背景和意义  8-9
  0.2 国内外该方面的发展和现状  9-10
  0.3 本文的主要内容  10-11
1. 地热测量常用方法，技术设备  11-30
  1.1 海洋地热探测技术  11
  1.2 三种常见海洋热流计  11-20
    1.2.1 Bullard 型热流计  11-15
    1.2.2 Ewing 型热流计  15-17
    1.2.3 Lister 型热流计  17-20
  1.3 理论基础  20-24
    1.3.1 Fourier 定律  20-21
    1.3.2 热传导方程  21
    1.3.3 无限长线状和圆柱状热导体的热传导  21
    1.3.4 无限长线状热导体  21-23
    1.3.5 无限长柱状热导体  23-24
  1.4 热导率原位测量  24-30
    1.4.1 稳态热板法(Steady-state hot-plate method，以下简称SSHP 法)  24-25
    1.4.2 持续供热线源法(Constantly-heated line-source method，以下简称CHLS 法  25
    1.4.3 脉冲线源法(Pulse line—source method，以下称PLS 法)  25-26
    1.4.4 双探针热脉冲法(Dual-probe heat-pulse method，以下简称DPHP 法)  26-27
    1.4.5 几种热流测量技术的比较  27-30
2. 双针热流计的设计  30-41
  2.1 工作原理  30-32
  2.2 基于DPHP 理论的海洋沉积物热导率仪设计及主要结构参数  32-35
    2.2.1 热源圆柱体半径  32-33
    2.2.2 脉冲宽度  33-34
    2.2.3 热源柱体长度  34-35
  2.3 热导率探测器设计  35-38
    2.3.1 热导率探测器的结构设计  35-36
    2.3.2 控制系统设计  36-38
  2.4 辅助系统设计  38-41
3. 双针热流探测技术的数据处理方法  41-49
  3.1 参数计算  41-42
    3.1.1 温度梯度的计算  41
    3.1.2 热导率的计算  41-42
  3.2 误差来源  42-46
    3.2.1 温度梯度误差源  42-43
    3.2.2 热导率误差源  43-46
  3.3 摩擦热扰动的削弱  46-49
4. 室内与海上试验  49-64
  4.1 实验设计  49-52
    4.1.1 热导率探测器实物模型  49-50
    4.1.2 采集与控制电路  50-52
    4.1.3 实验介质  52
  4.2 实验步骤  52-53
  4.3 主要实验结果  53-60
    4.3.1 室内试验结果分析  53-55
    4.3.2 数据预处理  55-56
    4.3.3 热导率计算  56-59
    4.3.4 实验结论  59-60
  4.4 海上试验  60-64
    4.4.1 样机基本结构  60-61
    4.4.2 试验实施情况  61
    4.4.3 海上试验结果分析  61-64
5. 结论  64-66
参考文献  66-73
致谢  73

双针热脉冲式海底原位热流测量技术研究

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