英科學(xué)家研發(fā)用于海洋氣體和石油檢測的光纖同位素傳感器

Rand Ismaeel博士進(jìn)行水質(zhì)檢測

據(jù)麥姆斯咨詢報道，檢測海洋甲烷和碳?xì)浠衔锼绞切乱淮统杀竟饫w同位素探測器的目標(biāo)，這也是英國南安普頓大學(xué)光電子研究中心的一個著名研究項目。

由英國南安普頓大學(xué)光電子研究中心Rand Ismaeel博士領(lǐng)導(dǎo)的團隊將用英國皇家工程院(Royal Academy of Engineering)提供的五年期研究獎學(xué)金開發(fā)用于微型水下自動機器人(Autonomous Underwater Vehicles，以下簡稱：AUVs)的傳感器。

甲烷是一種溫室效應(yīng)性能很強的氣體，以水合物的形式大量存在于海底的冰狀倉庫。光電子研究中心成員評論說：“海洋溫度升高會導(dǎo)致這些水合物分解并向大氣釋放出封存多年的甲烷，從而加劇溫室效應(yīng)，導(dǎo)致全球變暖?！?/p>

評估甲烷的轉(zhuǎn)化程度

光電子研究中心、英國國家海洋學(xué)中心(National Oceanography Centre, NOC)、Planet Ocean和法國里昂大學(xué)(Université de Lyon)的聯(lián)合項目旨在提供一種高效且經(jīng)濟的技術(shù)，以了解甲烷在不同深度和溫度下的轉(zhuǎn)化程度，以及在大氣中的排放模式。除了獲得甲烷分布圖外，該研究項目還將設(shè)計光學(xué)傳感器，為石油管道故障提供有效的早期預(yù)警系統(tǒng)，減輕災(zāi)難和嚴(yán)重的環(huán)境影響。

Ismaeel博士評論說：“這項研究項目改變了笨重、可靠性低且昂貴的海洋碳?xì)浠衔餀z測技術(shù)現(xiàn)狀，帶來了適用于低成本海洋勘測的新一代海洋光子傳感器。通過引入該類智能工具，將有可能徹底改變石油和天然氣公司執(zhí)行管道檢查的方式，或許將出臺新的政策及法規(guī)，強制石油和天然氣公司執(zhí)行相關(guān)檢查并提高檢查頻率?！?/p>

“這些新傳感器獲取有關(guān)海洋甲烷生命周期的重要原始數(shù)據(jù)，將提供有關(guān)甲烷、甲烷水合物與全球變暖之間相互作用的新見解。至關(guān)重要的是，我們必須提供最新的科學(xué)進(jìn)展來幫助應(yīng)對此類全球性挑戰(zhàn)。”

改進(jìn)傳統(tǒng)方法

市售的甲烷和碳?xì)浠衔飩鞲衅骶趶乃刑崛〉臍怏w，響應(yīng)時間和選擇性都會受到影響。并且也不兼容集成到AUVs中，需要固定安裝在大型航行器或滑翔機上。

新型探測器將首次實現(xiàn)了無需轉(zhuǎn)換為氣態(tài)，在近紅外光譜測量和區(qū)分溶解在海洋中的碳?xì)浠衔?。該探測器將被設(shè)計得緊湊、高效和低功耗，以匹配水下自動機器人ecoSUB的鼻子，這是Planet Ocean的一部分。Ismaeel博士將與Planet Ocean的項目合作伙伴密切合作，將光纖傳感器無縫集成到水下航行器。

這種高效設(shè)計采用了Ismaeel博士在光電子研究中心博士及博士后期間研究的光循環(huán)技術(shù)。幾何體中的光將在光纖中來回循環(huán)，并在與目標(biāo)分子吸收的波長相匹配的特定波長下發(fā)生共振。

為了進(jìn)一步提高對甲烷的甄別能力，光電子研究中心將與里昂大學(xué)及挪威北極圈大學(xué)(Arctic University of Norway)合作開發(fā)選擇層。該項目將多參數(shù)V-lux熒光計集成到由項目合作伙伴Chelsea Technologies Group開發(fā)并提供實物的水下自動機器人ecoSUB中。

傳感器性能測試將在英國國家海洋學(xué)中心的世界級壓力和環(huán)境測試設(shè)施中進(jìn)行，承受水下6000米的壓力，溫度為2°C，光電子研究中心與Blue Ocean Monitoring、石油和天然氣公司合作進(jìn)行管道檢查的現(xiàn)場測試。