(57)【要約】      （修正有）【課題】ＣＰＴ複合式地球化学微小電極プローブシステムにおいて、微小電極が極限破壊強度に遭遇する前に堆積物への貫入を停止することを保証して、微小電極が損傷を受けないよう保護する。【解決手段】ベース２３と、ベース２３上に設置された静的コーン貫入試験プローブ２５と、少なくとも１つの微小電極２４を含み、静的コーン貫入試験プローブ２５はベース２３の中央に設置され、少なくとも１つの微小電極２４は静的コーン貫入試験プローブ２５を囲繞して配設されており、静的コーン貫入試験プローブ２５のコーン先端の長さは微小電極２４のコーン先端の長さより４〜８ｃｍ長い。静的コーン貫入試験プローブ２５と微小電極２４を結合させ、微小電極２４の極限破壊強度に基づいて静的コーン貫入試験の閾値を設定する。【選択図】図１
2018116050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＰＴ複合式地球化学微小電極プローブシステムにおいて、ベース（２３）と、ベース（２３）上に設置された静的コーン貫入試験プローブ（２５）と、少なくとも１つの微小電極（２４）を含み、前記静的コーン貫入試験プローブ（２５）はベース（２３）の中央に設置され、前記少なくとも１つの微小電極（２４）は静的コーン貫入試験プローブ（２５）を囲繞して配設されており、静的コーン貫入試験プローブ（２５）及び微小電極（２４）は、それぞれ主制御システムと接続され、主制御システムが静的コーン貫入試験プローブ（２５）と各微小電極（２４）のデータ収集を遂行し、かつ静的コーン貫入試験プローブ（２５）のコーン先端抵抗数値に基づいて、システムが堆積物中に貫入するか否かを制御し、かつ静的コーン貫入試験プローブ（２５）のコーン先端の長さは微小電極（２４）のコーン先端の長さより４〜８ｃｍ長く、静的コーン貫入試験プローブ（２５）の静的コーン貫入試験閾値を０．７〜０．９Ｓに設定し、前記Ｓは各微小電極（２４）の機械構造破壊強度の最小値であることを特徴とする、ＣＰＴ複合式地球化学微小電極プローブシステム。
【請求項２】
静的コーン貫入試験プローブ（２５）と各微小電極（２４）との距離が３〜５ｃｍであることを特徴とする、請求項１に記載のＣＰＴ複合式地球化学微小電極プローブシステム。
【請求項３】
微小電極（２４）の数が１より大きい時、前記微小電極（２４）が静的コーン貫入試験プローブ（２５）を囲繞して均等に配設されることを特徴とする、請求項１に記載のＣＰＴ複合式地球化学微小電極プローブシステム。
【請求項４】
微小電極（２４）の数が１より大きい時、前記微小電極（２４）が測定指標の異なる微小電極であることを特徴とする、請求項１に記載のＣＰＴ複合式地球化学微小電極プローブシステム。
【請求項５】
前記測定指標がＣＨ４、Ｏ２、ｐＨ、Ｒｅｄｏｘ、Ｈ２、Ｈ２Ｓ、ＮＯまたはＮＯ２の中の１種であることを特徴とする、請求項４に記載のＣＰＴ複合式地球化学微小電極プローブシステム。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の微小電極プローブシステムの、海底ステーション多点定位置長期観測システムにおける応用において、前記海底ステーション多点定位置長期観測システムは、プラットホームフレーム（１１）と、浮体材料（６）と、水中音響通信機（５）と、ビーコン（１）と、モニタリングキャビン（２）と、制御キャビン（７）と、切離制御キャビン（８）と、中央回転台（１０）と、ウェイトブロック（９）と、微小電極プローブシステム（３）を含み、前記プラットホームフレーム（１１）本体は円柱体形状で、上から下まで計４層あり、第１層には浮体材料（６）と、水中音響通信機（５）と、ビーコン（１）が取り付けられ、第２層にはモニタリングキャビン（２）と、制御キャビン（７）と、切離制御キャビン（８）が取り付けられ、第３層には中央回転台（１０）が取り付けられ、第４層にはウェイトブロック（９）が取り付けられており、
前記第２層のモニタリングキャビン（２）内には姿勢センサ及び高度計が設けられており、制御キャビン（７）内には水中制御及びデータ収集システムが設けられており、切離制御キャビン（８）内には水中音響切離装置が設けられており、
前記第３層には、回転レール（１５）と、回転盤（１６）と、微小電極プローブシステム（３）と、引張機構と、昇降機構とを含む中央回転台（１０）が取り付けられており、前記中央回転台（１０）上には円周形の回転レール（１５）が設置され、サーボモータI（１２）によって駆動される回転盤（１６）は回転レール（１５）の中央に設置され、かつ回転レール（１５）に沿って摺動することができ、回転盤（１６）上には径方向に沿って摺動溝（２７）が設けられており、微小電極プローブシステム（３）は、引張機構の制御下で摺動溝（２７）内を摺動することができ、引張機構はサーボモータII（１３）及びスクリューII（２６）を含み、サーボモータII（１３）がスクリューII（２６）を回転させ、スクリューII（２６）は微小電極プローブシステム（３）上に固定されたガイドスリーブ（３４）とネジ接続されており、前記微小電極プローブシステム（３）は、昇降機構の制御下で上下移動することができ、昇降機構はサーボモータIII（１４）及びスクリューIII（２２）を含み、サーボモータIII（１４）がスクリューIII（２２）を回転させ、スクリューIII（２２）は微小電極プローブシステム（３）のベース（２３）とネジ接続されていることを特徴とする、応用。
【請求項７】
前記回転盤（１６）上に、さらに堆積物試料採取器（１７）が設置されていることを特徴とする、請求項６に記載の応用。
【請求項８】
請求項７に記載の応用の制御システムにおいて、甲板ユニット（１８）及び水中ユニット（２０）を含み、
前記甲板ユニット（１８）は、主制御台、データメモリIと、マンマシンインタラクティブユニットと、ビーコン測位ユニットと、水中音響通信ユニットと、音響切離ユニットを含み、前記主制御台は、データメモリI、マンマシンインタラクティブユニット、ビーコン測位ユニット、水中音響通信ユニット及び音響切離ユニットとそれぞれ接続されており、
前記水中ユニット（２０）は、主制御システムと、ビーコン（１）と、水中音響通信機（５）と、音響切離装置と、データメモリIIと、サーボモータI（１２）と、回転盤（１６）と、サーボモータII（１３）と、スクリューII（２６）と、サーボモータIII（１４）と、スクリューIII（２２）と、微小電極プローブシステム（３）と、データ収集ユニットと、堆積物試料採取器（１７）と、高度計と、姿勢センサを含み、前記主制御システムは、ビーコン（１）、水中音響通信機（５）、音響切離装置、データメモリII、サーボモータI（１２）、サーボモータII（１３）、サーボモータIII（１４）、データ収集ユニット、高度計、姿勢センサとそれぞれ接続されており、前記サーボモータI（１２）、サーボモータII（１３）、サーボモータIII（１４）は、それぞれ回転盤（１６）、スクリューII（２６）、スクリューIII（２２）と接続することにより微小電極プローブシステム（３）及び堆積物試料採取器（１７）を駆動しており、前記微小電極プローブシステム（３）の静的コーン貫入試験プローブ（２５）及び８個の微小電極（２４）は、それぞれデータ収集ユニットと接続されており、
前記ビーコン測位ユニットはビーコン（１）と無線接続され、水中音響通信ユニットは水中音響通信機（５）と無線接続され、音響切離ユニットは音響切離装置と無線接続されていることを特徴とする、請求項７に記載の応用の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＰＴ複合式地球化学微小電極プローブシステムに係わり、海洋観測技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
海洋資源は国の海洋権益の重要な構成部分であり、深海の石油や天然ガスハイドレートなどの資源の争奪が国際的なエネルギーの焦点となっている。海底の天然ガスハイドレートの採掘過程では、温度や圧力、周辺の摂動などの要因により、水和物が自ら分解し、ＣＨ４、Ｈ２、Ｈ２Ｓ、Ｏ２などの多くの副生成物を生成するが、それによって海底の安定性、海洋プロジェクトのインフラ、海洋及び大気環境などに重大な影響を及ぼす可能性がある。そのため、天然ガスハイドレートの採掘過程では、有効的、全面的、長期的な観測を行うことが、水和物資源探査及び採掘、関連する環境効果の調査評価の推進にとって、重要な促進作用を有している。
【０００３】
海底水和物の分解過程の定位置長期観測方法について、現時点での主流としては、ラマンプローブ、微小電極プローブ、地磁気、地震波などがある。水和物の分解過程で生成する様々な副生成物に対する観測については、微小電極プローブなどの化学指標の観測方法が最も直接的で正確であり、その次がスペクトル分析に基づくラマンプローブであり、地球物理的測定方法に基づく地磁気などの手段は、精度から見ても正確さから見ても、微小電極プローブ方法とは比較にならない。
【０００４】
通常の微小電極プローブには、選択性膜微小電極プローブ、ボルトアンペア微小電極プローブ、及びゲル樹脂プローブなどが含まれており、それぞれに適合する化学指標について測定を行うことができる。例えば、選択性膜微小電極プローブは、溶存酸素、硫化物、ｐＨ値、ｐＣＯ２などを測定することができ、ボルトアンペア微小電極プローブは、溶存態のＭｎ２＋、Ｆｅ２＋などの金属イオンを測定することができ、ゲル樹脂プローブは、様々な可溶性重金属の含有量、根イオン濃度、軽金属元素濃度を測定することができる。
【０００５】
海底の天然ガスハイドレートの分解、漏出、拡散の過程では、ＣＨ４、Ｏ２、ｐＨ、Ｈ２、Ｈ２Ｓ、ＮＯ、ＮＯ２などの大量の副生成物が発生する可能性があり、かつｐＨやＲｅｄｏｘに影響を及ぼす。最終的に、海底の堆積物内部には、海底水和物の分解源点を中心とし、各種指標が内から外へと徐々に減衰する動的拡散音場が形成される。しかし、ほとんどの微小電極プローブは、海水または柔らかい堆積物の化学指標含有量を測定するものであり、構造強度が最も高いゲル樹脂プローブであっても、物理学的強度がそれほど大きくない海底沈殿物に対して、限定的な測定を行うことしかできない。
【０００６】
微小電極プローブユニットを直接採用し、堆積物に貫入する過程で様々な化学指標の測定を行うと、いとも簡単に微小電極プローブに破壊的な損傷が生じ、長期的な観測に失敗することは明らかである。各種の化学微小電極プローブを最大限に利用し、各微小電極プローブの安全を臨機応変に保証すると同時に、堆積物中の様々な化学指標を十分に測定することが、現在、早急に解決すべき問題である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、ＣＰＴ複合式地球化学微小電極プローブシステムを提供し、プローブが損壊しないことを保証することを前提に、強度の比較的高い堆積物に貫入する深さを確保し、長期的観測を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ＣＰＴ複合式地球化学微小電極プローブシステムであって、ベースと、ベース上に設置された静的コーン貫入試験（ＣＰＴ）プローブと、少なくとも１つの微小電極を含み、前記静的コーン貫入試験プローブはベースの中央に設置され、前記少なくとも１つの微小電極は静的コーン貫入試験プローブを囲繞して配設されており、静的コーン貫入試験プローブのコーン先端の長さは微小電極のコーン先端の長さより４〜８ｃｍ長い。長さの差が存在することにより、堆積物に貫入する過程で、まず静的コーン貫入試験プローブが未知の強度の堆積物に接触し、微小電極を保護することを保証できる。貫入の深さを保証できなくなるので、長さの差は大きすぎない方がよい。
【０００９】
さらに、静的コーン貫入試験プローブ及び微小電極はそれぞれ主制御システムと接続され、主制御システムが静的コーン貫入試験プローブと各微小電極のデータ収集を遂行し、かつ静的コーン貫入試験プローブのコーン先端抵抗数値に基づいて、システムが堆積物中に貫入するか否かを制御する。
【００１０】
微小電極は機械強度がかなり低いので、堆積物を穿刺する過程で壊れることを防止するために、本微小電極プローブシステムでは、微小電極が穿刺を行う過程での堆積物の強度の変化を測定するための、微小電極よりさらに長い深水静的コーン貫入試験プローブをベース上に取り付けている。微小電極の金型に対して破壊実験を繰り返し、各微小電極の極限破壊強度を取得し、各微小電極の機械構造破壊強度の最小値を取ってＳとし、Ｓ値の大きさに基づいて静的コーン貫入試験の閾値を設定する。静的コーン貫入試験の閾値は０．７〜０．９Ｓに設定することができる。静的コーン貫入試験プローブが検出したコーン先端抵抗が静的コーン貫入試験の閾値以上である場合は、微小電極が傷つかないよう保護するために、それ以上の穿刺を停止することで、定位置観測過程での微小電極に対する確実な保護を実現する。微小電極群と静的コーン貫入試験プローブを結合させ、極限閾値を設定することで、貫入の深さを保証するだけでなく、設備の安全も保証することができる。
【００１１】
さらに、静的コーン貫入試験プローブと各微小電極との距離は３〜５ｃｍである。距離が短すぎると、微小電極の被測定媒質の空間を静的コーン貫入試験プローブが占拠してしまい、微小電極の測定結果に影響するおそれがある。距離が長すぎると、静的コーン貫入試験プローブが検出した閾値点の、微小電極に対する保護効果が大きく打ち消されてしまう。
【００１２】
さらに、微小電極の数が１より大きい場合、前記微小電極は静的コーン貫入試験プローブを囲繞して均等に配設される。
【００１３】
さらに、微小電極の数が１より大きい場合、前記微小電極は測定指標の異なる微小電極である。
【００１４】
さらに、前記測定指標は、ＣＨ４、Ｏ２、ｐＨ、Ｒｅｄｏｘ、Ｈ２、Ｈ２Ｓ、ＮＯまたはＮＯ２の中の１種である。
【００１５】
本発明はさらに、微小電極測定の応答時間及び高分解能を向上させることができる。信号拡大、データ収集の技術をさらに改善することにより、精度が高く、分解能が高いマルチパラメータ測定データを取得する。
【００１６】
さらに、上記のＣＰＴ複合式地球化学微小電極プローブシステム（以下、微小電極プローブシステムと略称する）を海底ステーション多点定位置長期観測システムに応用する。前記海底ステーション多点定位置長期観測システムは、プラットホームフレームと、浮体材料と、水中音響通信機と、ビーコンと、モニタリングキャビンと、制御キャビンと、切離制御キャビンと、中央回転台と、ウェイトブロックと、微小電極プローブシステムを含み、前記プラットホームフレーム本体は円柱体形状で、上から下まで計４層あり、第１層には浮体材料と、水中音響通信機と、ビーコンが取り付けられ、第２層にはモニタリングキャビンと、制御キャビンと、切離制御キャビンが取り付けられ、第３層には中央回転台が取り付けられ、第４層にはウェイトブロックが取り付けられており；
【００１７】
前記第２層のモニタリングキャビン内には姿勢センサ及び高度計が設けられており、制御キャビン内には水中制御及びデータ収集システムが設けられており、切離制御キャビン内には水中音響切離装置が設けられており；
【００１８】
前記第３層には、回転レールと、回転盤と、微小電極プローブシステムと、引張機構と、昇降機構とを含む中央回転台が取り付けられており、前記中央回転台上には円周形の回転レールが設置され、サーボモータIによって駆動される回転盤は回転レールの中央に設置され、かつ回転レールに沿って摺動することができ、回転盤上の径方向に沿って摺動溝が設置され、微小電極プローブシステムは、引張機構の制御下で摺動溝内を摺動することができ、引張機構はサーボモータII及びスクリューIIを含み、サーボモータIIがスクリューIIを回転させ、スクリューIIは微小電極プローブシステム上に固定されたガイドスリーブとネジ接続されており、前記微小電極プローブシステムは、昇降機構の制御下で上下移動することができ、昇降機構はサーボモータIII及びスクリューIIIを含み、サーボモータIIIがスクリューIIIを回転させ、スクリューIIIは微小電極プローブシステムのベースとネジ接続されている。
【００１９】
該観測システムでは、サーボモータによって回転盤の回転を制御し、引張機構によって微小電極プローブシステムの摺動を制御することにより、３６０°範囲内の任意の半径の回転ポジションを実現し、微小電極プローブシステムの制御可能なポジション測定／試料採取を遂行することができる。
【００２０】
さらに、プラットホームフレームは、３１６Ｌステンレス材により作成されている。
【００２１】
さらに、微小電極の応答の速さ、撹拌感度の低さ、空間解像度の高さといった特徴と結び付けて、垂直昇降機構の測位精度を１ｍｍに設定する。
【００２２】
さらに、前記回転盤上には、観測した堆積物をサンプリングするための堆積物試料採取器が設置されている。
【００２３】
さらに、取付に便宜を図るために、前記浮体材料は４〜８等分に設計されており、組合わせ後の形状及び体積は、プラットホームフレームと係合している。水中音響切離装置は、ロープ制御フックを開くことによりウェイトを放擲することができ、ウェイトを放擲すると、浮体材料が、プラットホームが水面に浮き上がることをサポートすることができる。
【００２４】
さらに、甲板ユニットと水中ユニット（水中制御及びデータ収集システム）を含む上記海底ステーション多点定位置長期観測システムの制御システムを提供している。
【００２５】
前記甲板ユニットは、主制御台と、データメモリIと、マンマシンインタラクティブユニットと、ビーコン測位ユニットと、水中音響通信ユニットと、音響切離ユニットを含み、前記主制御台は、データメモリI、マンマシンインタラクティブユニット、ビーコン測位ユニット、水中音響通信ユニット及び音響切離ユニットとそれぞれ接続されており；
【００２６】
前記水中制御及びデータ収集システムは、主制御システムと、ビーコンと、水中音響通信機と、音響切離装置と、データメモリIIと、サーボモータIと、回転盤と、サーボモータIIと、スクリューIIと、サーボモータIIIと、スクリューIIIと、微小電極プローブシステムと、データ収集ユニットと、堆積物試料採取器と、高度計と、姿勢センサを含み、前記主制御システムは、ビーコン、水中音響通信機、音響切離装置、データメモリII、サーボモータI、サーボモータII、サーボモータIII、データ収集ユニット、高度計、姿勢センサとそれぞれ接続されており、前記サーボモータI、サーボモータII、サーボモータIIIは、それぞれ回転盤、スクリューII、スクリューIIIと接続することにより、微小電極プローブシステム及び堆積物試料採取器を駆動しており、前記微小電極プローブシステムの静的コーン貫入試験プローブ及び８個の微小電極は、それぞれデータ収集ユニットと接続されており；
【００２７】
前記ビーコン測位ユニットはビーコンと無線接続され、水中音響通信ユニットは水中音響通信機と無線接続され、音響切離ユニットは音響切離装置と無線接続されている。
【００２８】
水中制御及びデータ収集システムは電池により給電され、ソフトウェアとハードウェアの二つの部分を含み、主に中央回転台の回転ポジション、微小電極プローブシステム及び堆積物試料採取器の引張ポジション及び垂直昇降ポジションを制御しており、各微小電極、高度計及び姿勢センサなどの測定計器のデータを収集するとともに、データメモリII内に記憶し、また水中音響通信機を通してデータを甲板ユニットに伝送する。水中音響通信機は、プラットホームの水中状態及び計器が収集したデータなどのパラメータを甲板受信ユニットに伝送することもできる。音響切離装置は、甲板ユニットが送信した切離信号を受信した後、フックロックを開け、ウェイトと分離することにより、海底ステーション多点定位置長期観測システムを浮体材料の駆動により海面に浮き上がらせる。海底ステーション多点定位置長期観測システムが海面まで浮上すると、ビーコンがＧＰＳリアルタイム位置を送信し、海上の船舶がナビゲーションによって海底ステーション多点定位置長期観測システムの実際の位置と漂流方向を迅速に確定し、追跡及び海面での引上回収をスムーズに実行できるよう案内する。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の優位性は以下の通り。
【００３０】
１．静的コーン貫入試験プローブと微小電極を結合させ、微小電極の極限破壊強度に基づいて静的コーン貫入試験閾値を設定することにより、微小電極が極限破壊強度に遭遇する前に堆積物への貫入を停止することを保証して、微小電極が損傷を受けないよう保護する。また、微小電極を、より深い深度まで貫入させることもできる。
【００３１】
２．該微小電極プローブシステムは、海底ステーション多点定位置長期観測システムに応用することができ、従来の海底ステーションを基に、中央回転プラットホームの回転機構、引張機構を通して多点の正確な測位機能を有効に実現しており、それにより需要に応じて測定領域内の複数の測定点のデータを入手することができ、最終的に動的拡散音場の空間分布情報を分析し、取得することができる。昇降機構を中央回転プラットホームに導入してプローブの貫入、抜去機能を実現することで、多点測定を立体測定へとさらに発展させ、海底面の平面の動的拡散音場を空間立体の動的拡散音場に拡張することで、最終結果の直観性と信頼性を保証しており、石油漏れや水和物分解過程の海洋環境効果の評価のために重要なデータ的裏付けを与えることで、海底の石油採掘、天然ガスハイドレートの試掘などの重要プロジェクトの実施に対して、サポートとサービスを提供している。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、実施例１の微小電極プローブシステムの構造概略図である。
【図２】図２は、実施例２の海底ステーション多点定位置長期観測システムの構造概略図である。
【図３】図３は、実施例２の中央回転台の構造概略図である。
【図４】図４は、実施例２の微小電極プローブシステムと引張機構及び昇降機構の接続関係概略図である。
【図５】図５は、実施例２の微小電極プローブシステムと昇降機構の接続関係概略図である。
【図６】図６は、実施例２の制御システムの概略図である。
【図７】図７は、実施例２の制御システムの構造概略図である。
【図８】図８は、実施例２の観測システムの、動的拡散音場に対する測定方法概略図である。
【００３３】
図１〜８において、１−ビーコン、２−モニタリングキャビン、３−微小電極プローブシステム、４−吊り輪、５−水中音響通信機、６−浮体材料、７−制御キャビン、８−切離制御キャビン、９−ウェイトブロック、１０−中央回転台、１１−プラットホームフレーム、１２−サーボモータI、１３−サーボモータII、１４−サーボモータIII、１５−回転レール、１６−回転盤、１７−堆積物試料採取器、１８−甲板ユニット、１９−海水面、２０−海底ステーション多点定位置長期観測システム、２１−海底面、２２−スクリューIII、２３−ベース、２４−微小電極、２５−静的コーン貫入試験プローブ、２６−スクリューII、２７−摺動溝、２８−測定点、２９−測定領域、３０−拡散音場、３１−拡散点、３２−ガイドロッド、３３−ガイドホール、３４−ガイドスリーブ、３５−固定スリーブ。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明の目的、態様及び長所をより明確にするために、以下では図面と実施例を結び付けて、本発明についてさらに詳細な説明を行う。
【実施例１】
【００３５】
図１に示す微小電極プローブシステムは、ベース２３と、ベース２３上に設置された静的コーン貫入試験プローブ２５と、８個の微小電極２４を含み（微小電極の数は実際に測定しなければならない指標に応じて選択することができ、本実施例では８個を例に挙げている）、８個の微小電極２４が測定する指標は、それぞれＣＨ４、Ｏ２、ｐＨ、Ｒｅｄｏｘ、Ｈ２、Ｈ２Ｓ、ＮＯ、ＮＯ２である。静的コーン貫入試験プローブ２５はベース２３の中央に設置され、８個の微小電極２４が静的コーン貫入試験プローブ２５を囲繞して均等に配設されており、静的コーン貫入試験プローブ２５と各微小電極２４との距離は４ｃｍであり、静的コーン貫入試験プローブ２５の長さは微小電極２４より５ｃｍ長い。
【００３６】
静的コーン貫入試験プローブ２５及び８個の微小電極２４は、それぞれデータ収集ユニットと接続され、データ収集ユニットは主制御システムと接続されて、主制御システムが静的コーン貫入試験プローブ２５と８個の微小電極２４のデータ収集を遂行する。
【００３７】
上記微小電極プローブシステムでは、組み立てる前に、各微小電極の金型に対してそれぞれ破壊実験を繰り返し、微小電極２４の極限破壊強度を取得し、各微小電極２４の機械構造破壊強度の最小値を取ってＳとし、Ｓ値の大きさに基づいて静的コーン貫入試験の閾値を設定しており、本実施例では、静的コーン貫入試験閾値は０．８Ｓに設定されている。
【００３８】
微小電極プローブシステムが堆積物に貫入する過程で、静的コーン貫入試験コーンの先端抵抗が０．８Ｓに達した場合は、貫入極限深さ（例えば１ｍ）まで貫入しないよう、直ちに貫入を停止する。
【実施例２】
【００３９】
実施例１の微小電極プローブシステムを、図２の海底ステーション多点定位置長期観測システムに応用する。観測システムは、プラットホームフレーム１１と、浮体材料６と、水中音響通信機５と、ビーコン１と、モニタリングキャビン２と、制御キャビン７と、切離制御キャビン８と、中央回転台１０と、ウェイトブロック９と、微小電極プローブシステム３を含み、プラットホームフレーム１１本体は円柱体形状で、上から下まで計４層ある。
【００４０】
第１層には、浮体材料６と、水中音響通信機５と、ビーコン１と、吊り輪４が取り付けられており、その中の浮体材料６は、取付の便宜を図るために６等分に設計され、フレーム内に取り付けられており、水中音響通信機５、ビーコン１及び吊り輪４はいずれもプラットホームフレーム１１の頂部に設置されている。
【００４１】
第２層には、モニタリングキャビン２と、制御キャビン７と、切離制御キャビン８が取り付けられている。モニタリングキャビン２内には姿勢センサと高度計が設けられ、制御キャビン７内には水中制御及びデータ収集システムが設けられ、切離制御キャビン８内には水中音響切離装置が設けられている。
【００４２】
第３層には、回転レール１５と、回転盤１６と、微小電極プローブシステム３と、引張機構と、垂直昇降機構とを含む中央回転台１０が取り付けられている（図３）。中央回転台１０上には円周形の回転レール１５が設置されており、サーボモータI  １２によって駆動される回転盤１６が回転レール１５の中央に設置され、かつ回転レール１５に沿って摺動することができる。回転盤１６上の径方向に沿って摺動溝２７が設置されており、微小電極プローブシステム３が引張機構の制御下で摺動溝２７内を摺動することができ、引張機構はサーボモータII  １３及びスクリューII  ２６を含み、サーボモータII  １３がスクリューII  ２６を回転させ、スクリューII  ２６は微小電極プローブシステム３上に固定されたガイドスリーブ３４とネジ接続されている（図４）。微小電極プローブシステム３は、昇降機構の制御下で、垂直方向における上下移動を実現することができ、昇降機構はサーボモータIII  １４及びスクリューIII  ２２を含み、サーボモータIII  １４がスクリューIII  ２２を回転させ、スクリューIII  ２２はベース２３とネジ接続され、スクリューIII  ２２は静的コーン貫入試験プローブ２５と接続され、サーボモータIII  １４は固定スリーブ３５と接続され、固定スリーブ３５上には２本のガイドロッド３２が固定されており、２本のガイドロッド３２はベース２３上のガイドホール３３内にそれぞれ挿入されている（図５）。
【００４３】
第４層には、４つのウェイトブロック９が均等に取り付けられている。
【００４４】
上記海底ステーション多点定位置長期観測システムは、図６、７に示す制御システムを通して制御を行っており、甲板ユニット１８と水中ユニット（水中制御及びデータ収集システム）２０を含む。
【００４５】
甲板ユニット１８は、主制御台と、データメモリIと、マンマシンインタラクティブユニットと、ビーコン測位ユニットと、水中音響通信ユニットと、音響切離ユニットを含み、主制御台は、データメモリI、マンマシンインタラクティブユニット、ビーコン測位ユニット、水中音響通信ユニット及び音響切離ユニットとそれぞれ接続されている。
【００４６】
水中制御及びデータ収集システム２０は、主制御システムと、ビーコン１と、水中音響通信機５と、音響切離装置と、データメモリIIと、サーボモータI  １２と、回転盤１６と、サーボモータII  １３と、スクリューII  ２６と、サーボモータIII  １４と、スクリューIII  ２２と、微小電極プローブシステム３と、データ収集ユニットと、堆積物試料採取器１７と、高度計と、姿勢センサを含む。主制御システムは、ビーコン１、水中音響通信機５、音響切離装置、データメモリII、サーボモータI  １２、サーボモータII  １３、サーボモータIII  １４、データ収集ユニット、高度計及び姿勢センサとそれぞれ接続されており、そのうち、サーボモータI  １２、サーボモータII  １３、サーボモータIII  １４は、それぞれ回転盤１６、スクリューII  ２６、スクリューIII  ２２と接続することにより、微小電極プローブシステム３及び堆積物試料採取器１７を駆動しており、微小電極プローブシステム３の静的コーン貫入試験プローブ２５及び８個の微小電極２４は、それぞれデータ収集ユニットと接続されている。
【００４７】
ビーコン測位ユニットはビーコン１と無線接続され、水中音響通信ユニットは水中音響通信機５と無線接続され、音響切離ユニットは音響切離装置と無線接続されている。
【００４８】
上記観測システムのプラットホームフレーム１１は、３１６Ｌステンレス材によって作成されており、直径は２ｍである。該観測システムは船舶によって要観測地点まで搬送される。船舶に積載されたベルトケーブルの末端には、吊り輪４と接続された音響切離装置IIが掛着されている。ベルトケーブルをリリースすることにより、上記の観測システムを海底面まで投下し、その後、該音響切離装置を通してユニットを制御して信号を送信し、フックロックを開け、海底ステーションと安全に分離することにより、配置が完成する。
【００４９】
水中観測システムを配置した後、オペレータが甲板ユニットから水中ユニットの主制御システムに指令を送信し、姿勢、高度及び微小電極の多点測定を開始する。サーボモータI  １２、サーボモータII  １３、サーボモータIII  １４がそれぞれ中央回転台１０の回転、微小電極プローブシステム３の引張及び昇降を制御することにより、３６０°範囲内の任意の半径（０．２ｍ≦Ｒ≦１ｍ）の回転ポジションを実現し、微小電極プローブシステムの制御可能なポジション測定／試料採取を遂行する。
【００５０】
動的拡散音場に対する測定方法は図８に示す通りであり、観測システムの微小電極プローブシステム３が測定領域２９内で多点測定を行い、複数の測定点２８のデータを取得し、数値の大きさに基づいて拡散音場３０を描き、最終的に拡散点３１の位置情報を取得する。
【００５１】
観測の完了後、海底ステーション多点定位置長期観測システム２０を回収する。音響切離装置が、甲板ユニット１８が送信した切離信号を受信した後、フックロックを開け、ウェイトブロック９を分離することにより、海底ステーション多点定位置長期観測システム２０を浮体材料６の駆動により海面に浮上させる。海底ステーション多点定位置長期観測システム２０が海面まで浮上すると、ビーコン１がＧＰＳリアルタイム位置を送信し、海上の船舶がナビゲーションによって海底ステーション多点定位置長期観測システム２０の実際の位置と漂流方向を迅速に確定し、追跡及び海面での引上回収をスムーズに実行できるよう案内する。
【００５２】
当業者であれば、上記の説明に基づいて改良や変換を加えることはできるが、それらのすべての改良及び変換は、本発明に付随する請求の範囲の保護範囲に属するものと理解しなければならない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
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