海底沉积物和陆架边坡位移原位长期观测的传感方法研究

In marine engineering, marine sediment seabed slip or shelf slope soft soil will bring great threat to the ocean engineering facilities.In marine science, researching on the deformation and displacement of seabed sediment or sea shelf slope soft soil under different geological conditions, ocean current, undersea earthquakes, tsunamis and other marine geological environment, and to explore scientific law of the sea, are important researches of marine science.Therefore, in marine engineering and marine science, the deformation and displacement of seabed sediment or sea shelf slope soft soil needs must be long-term and real time monitoring in situ. This project studies a set of integrated sensing method for measuring the relative position of mutual electromagnetic effect, MEMS gravity inclinometer, magnetoresistance measured geomagnetic, tensile spiral parallel transmission line length between measuring points on the base of.Measurement of relationship and inclined angle of specific research integrated sensor coil axis distance x, integrated sensor transformer coil output voltage uo, integrated sensor coil and the distance between the fixed point L, integrated sensor coil, and the magnetic measurement, thus the displacement of sediment or deformation of the direction and size of.The results of this study, will provide the method, technology and theory for the development of seafloor sediment displacement measurement sensor.

从海洋工程方面看，海底沉积物或海底陆架边坡软土的滑移对各种海洋工程设施都会产生极大的威胁；从海洋科学方面看，研究海底沉积物或海底陆架边坡软土在不同地质地貌条件、海潮海流、海底地震、海啸等海洋地质环境下的变形和位移，探索海洋的地质环境科学规律是海洋科学一个重要的研究方面；因此实时、原位、长期观测海底沉积物的位移是海洋工程和海洋科学研究的必须。研究一种集基于互感电磁效应测相对位置、MEMS重力测斜、磁阻效应测地磁、拉伸螺旋平行传输线测点间长度为一体的集成式传感方法，将可用以形成海底沉积物变形位移柔性测量的传感体。具体研究集成传感器线圈轴线距离x、集成传感器互感线圈输出电压uo、集成传感器线圈固定点间的距离l、集成传感器线圈的倾角θ的关系和测量，以及地磁的测量，从而得出海底沉积物的位移或变形的方向和大小。本研究成果，将为海底沉积物变形、位移测量传感器的研制提供方法、技术和理论。

●背景.从海洋工程方面看，海底沉积物或海底陆架边坡软土的滑移对各种海洋工程设施都会产生极大的威胁。从海洋科学方面看，研究海底沉积物或海底陆架边坡软土在不同地质地貌条件、海潮海流、海底地震、海啸等海洋地质环境下的变形和位移，探索海洋的地质环境科学规律是海洋科学一个重要的研究方面。因此，原位实时连续测量海底沉积物或海底陆架边坡软土的位移是海洋工程和海洋科学的需要。.●主要研究内容.本项目将研究一种集互感电磁效应、MEMS重力测斜技术、磁阻效应、传输线TDR和阻抗效应为一体的综合测量传感方法，成为能实现变形位移柔性测量的方法和技术。具体的研究内容为：.①运用电磁理论结合实验，研究传感器线圈的结构和匝数，以获得较佳的互感效果，提高互感输出电压uo的测量灵敏度；.②基于重力测量技术和地磁测量技术，研究传感器线圈倾斜角的获取方式和移动方向的测量方法；.③基于螺旋平行传输线变化测量机理──TDR和阻抗测量机理，研究两个线圈特定固定点间直线距离l的测量方法；.④研究各测量单元与传感线圈的集成方式与构成；.⑤进行输出电压uo与水平位移x、固定点A和B的直线距离l、倾斜角θ的关系研究，建立测量模型；.⑥根据获取的x、uo、l、θ的值，结合地磁方向测量的结果，研究用测出量建立位移三维模型的问题；.⑦研究由集成传感器组成柔性的传感测量体的构成结构。.●重要结果.实现了土中地下位移三维测量系统，由1~m个放在土中的测量集成传感器和在土上面的土中地下位移测量集中处理装置组成。测量集中处理装置根据测量方法，通过485总线，依次从上到下，向各个集成传感器发出指令，实现以最上面的集成传感器为参考点的各个集成传感器的相对几何位置的测量。.●关键数据.土中地下位移测量系统测量准确性，经过浙江省计量科学研究院的检测，并出具检测证书（证书编号：JX-2015091246）。检测的关键数据：.水平位移量误差：小于0.2mm；.垂直位移量误差：小于0.3mm；.倾斜角度误差：小于0.2°；.角位置重复性误差：小于0.1°。