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海底热液不仅蕴含着丰富的金属硫化物资源、也在向我们展示着极端自然环境下的生物群落,因此海底热液活动的相关研究迅速发展成为前沿热点。 声音与温度是海底热液活动的两个重要特点:其一,海底热液活动主要受海底火山、地震潮汐等影响,因此我们可以通过监测海底低频率段噪声来研究热液活动的变化;其二,随着热液活动的变化,热液温度会随之有规律地变化。通过监测海底热液活动温度与声音的变化,可以在声音、温度异常时使用本课题组研制的热液保真采样器进行热液的采集,以便对热液活动的机理进一步研究。 根据以上分析,本文主要从以下几个方面展开工作: 声音时序监测系统的设计方法。首先,通过查阅相关文献,研究分析海底热液活动声音特性,明确系统声音采集频率范围。其次,对系统信号处理电路,包括滤波模块和放大模块,进行相关设计,确保系统信号被准确地传递至单片机。最后,明确系统噪声计算方法。 声音时序监测系统的设计。首先,基于上节对系统的相关分析,结合系统设计要求,完成系统硬件电路的相关设计以及系统噪声的计算分析。其次,对系统软件部分进行设计,其中重点完成放大模块软件设计与数据异常判断算法。最后,对上位机通讯模块进行设计。 温度时序监测系统的设计。首先,基于海底热液活动温度特征,明确系统的相关技术指标;其次,结合系统性能需求,利用模块化设计理念,完成系统的硬件电路的设计;最后,分别就系统下位机和上位机部分进行简单分析。 试验研究。首先,对声音时序监测系统进行性能测试,并进行水池试验的设计。其次,对温度时序监测系统进行通道标定与系统标定两方面工作,并在此基础上完成水池试验与恒温浴槽试验。最后,对上述试验情况进行总结与分析。