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海洋中蕴藏着丰富的矿产资源,随着陆地矿产资源逐渐被开发利用,我国开始加快开发利用海洋矿产资源的步伐,国家投入大量资金用于研制勘查海洋矿产资源的仪器设备及其方法技术.本论文结合国家海洋"863"研究项目"海洋水下拖曳式γ射线能谱仪研制"进行研究,研制成功一套可用于海洋现场连续放射性测量的拖曳式γ射线能谱仪及其方法技术,填补了国内现场水下放射性测量仪器及其测量方法技术领域的空白.论文将整个测量系统设计和研制分为两大部分:仪器硬件部分和软件部分.硬件部分包括机械部分的设计和加工及仪器电子线路设计与调试部分.机械部分主要包括水上电缆控制部分和水下仪器外壳.电路部分包括:探测器、信号放大成型电路,A/D转换电路,8031单片机控制模块电路,串行通讯电路及水上RS485/RS232通讯协议转换电路以及电源电路.仪器程序软件包括单片机程序设计和数据采集及数据处理程序设计.在仪器系统的整体设计上,将模拟信号在水下转变成数字信号形成谱数据文件,进行数字信号传输,克服了模拟信号经长电缆传输造成的信号衰减和谱线形态畸变.在数据通讯上,设计了RS485-RS232通讯协议转换电路,实现了长距离对水下仪器进行控制测量及数据交换.在多道伽玛能谱仪的电路设计上,以线性放电法原理设计了1024道脉冲幅度分析器,提高了仪器在每个测点的有用信息量.提高仪器探测灵敏度是海洋放射性测量的关键,研究采用了大体积碘化钠晶体和高分辨率光电倍增管作为探测器,并采用直接耦合技术,仪器具有高探测效率、高灵敏度、低本底的特点,有利于测量海洋弱放射性异常.设计了一套由PVC软管制成的防护外套,将仪器水下部分及一段电缆包装在PVC防护外套中,减小了仪器在海底拖曳过程中被卡的风险.在软件设计方面,设计编写了单片机控制程序软件和一套集数据采集、通讯、谱线显示、适时监视、数据处理、文件管理等功能模块为一体的海洋伽玛能谱仪程序软件.专门设计了探测器位置适时监视窗口,通过监视仪器总道计数率的变化及时了解探测器与海底接触状态,以保证探测器与海底接触良好.在仪器稳谱方面,论文研究了软件重写谱稳谱技术,在数据处理时采用自动寻找谱线上天然钾峰,重新写谱,实现了无放射源的软件稳谱技术.试验研究了海洋拖曳式多道伽玛能谱仪的海上测量技术,在渤海湾进行了实际海上测量试验.在整个测量过程中仪器硬件和软件系统性能良好.对海上实际测量数据进行了处理和解释,分析了总道计数、铀、钍、钾含量与已知油气田之间的关系,并预测了油气田有利地段.研究了海上油气田上方放射性异常形态特征规律,初步证实在海上油气田上方出现低值放射性异常,而在油气田的边缘上方出现相对放射性高值异常.论文还比较系统地研究分析了海上放射性伽玛能谱测量的基本理论.为海上放射性测量用于油气田勘查提供了一定的理论基础和依据.