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龙图腾网获悉中国海洋大学申请的专利一种多金属结核声电特征的联合测量装置的工作方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN120447101B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-09发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202510634014.7，技术领域涉及：G01V11/00；该发明授权一种多金属结核声电特征的联合测量装置的工作方法是由贾永刚;周建;范智涵;朱宪明;宋震飞;林雨辰;权永峥;鲁德泉;江龙设计研发完成，并于2025-05-16向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种多金属结核声电特征的联合测量装置的工作方法在说明书摘要公布了：本发明提供了一种多金属结核声电特征的联合测量装置的工作方法,针对传统深海多金属结核研究中单一物理场测量技术的局限性，以及现有方法受环境干扰大、无法同步获取声学与电学特性的问题，本发明提出一种集成化测量装置。该装置通过超声波透射法同步测定多金属结核的声速、声阻抗和声衰减系数，并结合两极法与等效转化模型测量其表面电压和电阻率。实现了声电特性的同步采集与分析，为深海矿产资源勘探、矿物成分分析及开采工艺优化提供了高精度数据支持，可扩展应用于多种金属矿物的综合特性研究。

本发明授权一种多金属结核声电特征的联合测量装置的工作方法在权利要求书中公布了：1.一种多金属结核声电特征的联合测量装置的工作方法，其特征在于,所述多金属结核的声电特征的测量装置包括信号处理与控制单元1、螺纹调节旋钮2、外侧电学测量单元3、内侧电学测量单元5、待测多金属结核4、声学发射单元6、声学接收单元7，测量腔体13，信号处理与控制单元1的内部设置有包括电压电流采集模块8、电池管理模块9、声学采集模块10、中央处理模块11和数据存储模块12； 所述测量腔体13内部放置待测多金属结核4，内侧电学测量单元5共有2个分别设置在待测多金属结核4的左右两侧，外侧电学测量单元3共有2个分别设置在内侧电学测量单元5的左右两侧，声学发射单元6、声学接收单元7分别安装在2个外侧电学测量单元3的底端，2个外侧电学测量单元3的顶端均设置螺纹调节旋钮2调节声学发射单元6和声学接收单元7的深度和角度，外侧电学测量单元3、内侧电学测量单元5、声学发射单元6和声学接收单元7均通讯连接至信号处理与控制单元1； 具体包括以下步骤： S1、样品预处理与充填：将待测多金属结核4样品的表面附着物清洗干净，置于真空干燥箱中去除孔隙水分，将预处理后的样品置于钛合金测量腔体中央； S2、联合测量系统初始化：启动外侧电学测量单元3、内侧电学测量单元5、信号处理与控制单元1； S3、声学测量：旋转外侧电学测量单元3上的螺纹调节旋钮2，对声学发射单元6、声学接收单元7的超声波发射接收探头的深度和角度进行微调，使其紧贴待测多金属结核4的两侧；基于超声波透射法，计算声速、声阻抗和声衰减系数；声速为声波的穿过的路径长度与信号从发射到接收的传播时间的比值；声阻抗为多金属结核样品的密度与实测声速之积，结核样品的密度根据排水法计算；声衰减系数根据以下公式计算： 其中，为声衰减系数，为初始发射声波的幅度，为穿过多金属结核后的接收声波的幅度，d为路径长度； 经由以上公式，得到声波在多金属结核内部的声速、声阻抗以及声衰减系数，进而推测多金属结核的内部结构均匀性、孔隙率以及矿物成分； S4、电学测量：先使用内侧电学测量单元5测试多金属结核的表面电压，再取出测量腔体中的多金属结核，并填充粒径≤1mm的同源多金属结核碎屑，通过振动压实装置进行均匀填充；在测量腔体的两侧设置电极，并采用四极法进行电学测量，其中，内部的电学测量单元用于测量电位差，其间距为测量腔体长度的60%，外部的声学与电学联合测量单元用于施加电流，其间距为测量腔体长度的90%；基于测得的电流和电压数据，计算多金属结核碎屑的电导率和电阻率；此外，为测定腔体整体的等效电阻率，采用两极法，即仅使用两个声学与电学联合测量单元进行测量，获得腔体整体的等效电学特性； S5、电阻率等效转化：根据S4得到的腔体的等效电阻率，通过以下公式将其转化为多金属结核的电阻率； 其中整体混合体的等效电导率表达式为： 两端同时取对数，并进行展开，得到： 其中，为等效电导率,为碎屑的电导率，在多金属结核未放入腔体内时采用四极法测出结核碎屑的电导率，为结核的电导率，是待测量值，为碎屑的体积分数，为胶结指数； S6、联合数据分析，输出结果：声速、声阻抗和声衰减系数通过公式直接计算，而电阻率的测量中，因为方程是非线性的，出现在方程的多个位置，所以需要通过数值选代的方法来求解； 假设结核的电导率初始值为，即假设结核的电导率与碎屑的电导率相同, 代入到方程中； 计算新的，然后继续进行迭代计算、……当足够小，使得相对误差小于1%，对迭代计算所得的取倒数，即可得到结核的电阻率； S7：多次测量求均值，提高测量精度。

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