文档介绍：,&GEOCHEMICALEXPLORATIONDec.,2009基于DPHP技术测量沉积物热导率的数据处理李官保,刘保华,丁忠军)(266061国家海洋局第一海洋研究所,山东青岛()摘要:双针热脉冲DPHP技术被用于原位测定海洋沉积物的热导率。数据处理过程直接决定从实测数据中提取热导率的精度与效率。根据实测数据,结合海上测量可能出现的问题,探讨了DPHP技术实测数据的处理方法,提出了一套数据预处理流程,并对2种热导率计算模型和计算方法进行了对比分析。研究表明,原始数据经过数据滤波、数据截取和背景场拟合剔除等预处理过程,得到的热脉冲温度响应曲线可用于热导率计算。计算热导率可采用K2B模型或者简化模型,后者具有降低运算量,减小误差积累的优点。热导率计算方法有极值法和拟合法,如果采样率足够高,极值法是首选方法。()关键词:双针热脉冲DPHP技术;海洋沉积物;热导率()文章编号:1000-8918200906-0663-05中图分类号::A()双针热脉冲DPHP,dualprobeheatpulse技术,尽可能完整地提取据中最大限度地剔除干扰信息是近年来在土壤学领域发展起来的热属性测量技有效信息。如何利用这些信息高效准确地计算介质术,基于无限长脉冲线热源的温度场原理,采用2根热导率,取决于所采用的计算模型和计算方法。以平行排列的细长探针,一根探针内臵电热丝作为热下利用实验室实测数据,结合海上实际测量中可能源,另一根探针内臵温度传感器来记录温度,根据所遇到的各种情况,对基于DPHP技术测量沉积物热记录的温度响应曲线推算介质的热扩散率、热容量导率的数据处理方法和主要流程进行分析与探讨。[1-2]和热导率等热属性参数。该技术具有原理简1实验数据分析单、便于实现和测量快速等优点,比现有其他同类技在实验室中使用自制的双探针设备测量沉积物术能够减少作业时间,提高工作效率,这对于海洋测样品,图1为实验设备结构组成示意,其中2根不锈量来说尤为重要,因此该技术经改进用来实现海洋钢探针长40mm,直径1mm,。电路部沉积物热导率的原位测量,以提高海上测量的精度分包括热脉冲发射电路、温度采集电路以及以单片[3-5]和效率。机为核心的主控电路,详细组成参见文献[4-5]。应用DPHP技术测量热导率时,观测数据为温主控电路通过RS232接口与PC机连接,用于初始参数的设定和数据的导出。实验中施加的热脉冲功度—时间曲线,,脉冲宽度为10s,,记脉冲温度响应有效信息,也包含了诸如背景温度和温度噪声等干扰信息。通过数据处理可以从观测数图1实验设备组成示意收稿日期:2008-12-05()基金项目::863计划项目2004AA616060,2006AA09A203资助图2实测温度—时间曲线图3热脉冲的温度响应曲线长周期,但有时也叠加了其他过程产生的短周期温度录长度500s,其中热脉冲施加之前记录83s。图2是实测温度—时间曲线,加热开始后,有一场,如在海底热流测量过程中比较常见的探针插入海个从热源到传感器的传递过程,因此温度并不随着底时摩擦生热引起的温度变化。对此一般采取在加加热立即升高,而是有一段时间的延迟,延迟时间与热前将探针在原地停留7,8min的办法,使摩擦温[7]介质性质有关。然后温度迅速升高,加热停止后,温度场慢慢衰减。当摩擦时间较长,产生的热量较度仍处于上升过程,并在很快达到峰值后缓慢下降,大时,温度的衰减可能不彻底。此时发射热脉冲,会下降的幅度越来越小。实测曲线在加热开始后有幅导致摩擦热衰减过程叠加在海底原始温度场上。度较大的短时间跳跃,。曲线中除了包信号噪声是指温度采集记录中的干扰信号,有含热脉冲的温度响应外,还叠加了背景温度场和温2个主要来源:一是环境中的随机因素造成的温度度噪声等干扰信息。场的微小波动,。后者与传感器灵敏度和模数转换的位数有关,热脉冲温度响应是电热丝发出的热量经介质传可以通过电路的改进加以削弱。前者则与测量环境递后引起传感器附近温度的上升值。根据Kluiten2有关。对于海底测量环境,由于海水层的过滤作用,[2][6]berg和Bristow等的推导,无限长的线状热源在空气中高频温度变化大部分被海水吸收,剩余低频一段时间内持续释出热量时,其周围介质的温度变变化不会对温度记录产生明显干扰;而在实验室环化为境,除非在恒温条件下进行测量,否则极易受气温随()Tt=机变化的干扰,这些干扰强度