基于离轴积分腔输出光谱的深海可燃冰探测技术

董洋 Dong Yang,王静静 Wang Jingjing,周心禺 Zhou Xinyu,朱公栋 Zhu Gongdong,曲康 Qu Kang, 吴祥恩 Wu Xiang''en, 吕万军 Lü Wanjun,温明明 Wen Mingming,谈图 Tan Tu, 刘锟 Liu Kun,高晓明 Gao Xiaoming

CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG（2020）

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摘要

可燃冰是一种清洁无污染的新型能源.为了对可燃冰资源进行深海连续走航勘探,膜分离-离轴积分腔输出光谱联用技术(M-ICOS)被应用于海水溶解CH4和CO2气体的探测.M-ICOS系统由膜分离单元、腔内温度压力控制单元、光腔、光谱测量单元和工业计算机等组成.实验研究发现,该系统的温度和压力控制精度分别为0.0003733℃和0.6799 Pa,CH4检测极限为0.56×10-9,CO2检测极限为0.62×10-6.利用M-ICOS系统在南海神狐海域进行了实地测量实验,实验发现,在海面下500～700m处,水中溶解的CH4和CO2浓度有剧烈的波动,这可能是由于此处海流携带了海底可燃冰富集区域释放的高浓度溶解气体.M-ICOS系统具有良好的灵敏度和稳定性,能够在深海恶劣条件下对海水溶解CH4和CO2进行探测,从而实现对可燃冰资源的连续走航勘探.

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关键词

spectroscopy, detection, methane hydrate, integrated cavity output spectroscopy, methane, carbon dioxide, concentration

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