[發明專利]一種深海模擬聲學實驗臺及其使用方法

有效

• 申請號: 201310392247.8
• 申請日: 2013-09-02
• 公開（公告）號: CN103454684A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 秦華偉;胡杭民;袁惠得;韓冀皖;陳鷹;邱文
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01V1/38
• 分類號: G01V1/38
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明屬于海洋勘探設備技術領域，涉及一種深海模擬聲學實驗臺及其使用方法。

背景技術

海底擁有豐富的礦藏資源，海洋資源的開發，特別是深海底賦存的各種礦藏資源的開發是一個嶄新的技術領域。深海熱液、冷泉、石油和天然氣等資源將成為21世紀人類的主要能源之一。在地殼內部的作用下，它們經常會以氣泡的形式往外排放富含各種化學物質的氣體，通過探測這些氣泡可探測并定位相應的深海礦藏。但由于深海底復雜的地質、洋流、壓力、溫度等環境條件，研究深海探測方法是當今世界的前沿科學。聲學探測是迄今為止，在海洋探測方面應用較為廣泛的一種的方法，但均局限于近距離接觸式或大范圍普查式。為研究遠距離聲學精準探測方法的機理，并在實驗室進行模擬實驗，開發相關實驗臺迫在眉睫。目前，用于科研的較為完善的深海模擬聲學實驗臺未見大范圍推廣。

發明內容

本發明目的是克服現有技術的不足，提供一種深海模擬聲學實驗臺及其使用方法，可實現深海模擬高壓環境下，進行聲學探測實驗。

一種深海模擬聲學實驗臺，包括水箱系統、調壓保壓系統、氣泡發生系統、水箱壓力保護系統和聲學系統。

所述水箱系統包括密閉的水箱外殼、密封圈、鎖緊卡箍、支撐臺架、自動開啟裝置、溫度計、壓力補償器以及若干連接通道，其中水箱外殼由鐵質材料制成框架，除底面外的五個面均配有耐高溫、耐高壓、耐腐蝕的有機玻璃或石英玻璃制成的玻璃窗，水箱外殼由水箱蓋和水箱體組成，并由水箱蓋兩側的鎖緊卡箍將兩者鎖緊固定，結合處由密封圈確保密封無隙；支撐臺架位于水箱體底部；自動開啟裝置安裝于水箱蓋上部中央；溫度計安裝于水箱蓋左側上；壓力補償器安裝于水箱體右側中部；分別位于水箱體左側的兩個連接通道和右側、底部的兩個連接通道作為調壓保壓系統、氣泡發生系統、水箱壓力保護系統、聲學系統與水箱系統之間的接口。

所述調壓保壓系統包括第一氣體壓縮機、前調壓二通閥、模擬海水箱、調壓穩壓閥、調壓流量計、液體增壓泵、液體增壓泵二通閥、調壓壓力表、調壓三通閥、后調壓二通閥、保壓三通閥、保壓壓力表、回流二通閥、第一控制器以及泄壓閥；所述第一氣體壓縮機具有兩個出口，其中一個出口與前調壓二通閥的一端相連，另一個出口與位于水箱頂部的回流二通閥的一端相連，回流二通閥的另一端與水箱相連；所述調壓前二通閥的另一端與模擬海水箱的一個接口相連，模擬海水箱的另外兩個接口中的一個接口由管道連接至調壓穩壓閥的進口，另一個接口由管道連接至泄壓閥的出口，泄壓閥進口與調壓三通閥、后調壓二通閥之間的管道相連；所述調壓穩壓閥出口與調壓流量計的一端相連，調壓流量計另一端與調壓三通閥的左側進口相連；調壓三通閥的右側出口與后調壓二通閥的一端相連，上側出口與調壓壓力表相連相連；后調壓二通閥的另一端與水箱相連；液體增壓泵二通閥的一端與液體增壓泵相連，另一端與與調壓流量計和調壓三通閥之間的管道相連；液體增壓泵外接第一控制器；位于水箱頂部的保壓三通閥配有保壓壓力表。

所述氣泡發生系統包括壓力表、流量計、穩壓閥、節流閥、曝氣裝置以及第二氣體壓縮機；其中曝氣裝置位于水箱右下側；第二氣體壓縮機出口與節流閥進口相連；節流閥的出口與穩壓閥的進口相連；穩壓閥的出口與流量計的一端相連；流量計的另一端與壓力表的一端相連；壓力表的另一端與曝氣裝置相連。

所述水箱壓力保護系統包括第二控制器、電磁閥、氣動閥、防爆閥、盛水器以及第三氣體壓縮機；其中電磁閥進口與水箱相連，出口與氣動閥的進口相連，同時外接第二控制器、第三空氣壓縮機；氣動閥的出口與盛水器相連；其中防爆閥的進口連接于水箱與電磁閥之間的管道，出口連接于盛水器；第二控制器配有壓力傳感器。

所述聲學系統包括信號發生器、功率放大器、超聲波探頭和數據采集系統，其中超聲波探頭集超聲波發生和接收于一體，布放于水箱的左側；數據采集系統包括數據采集卡和計算機，與超聲波探頭的信號輸出端相連；功率放大器的輸出端與超聲波探頭的信號輸入端相連，?功率放大器的輸入端與信號發生器的信號輸出端相連。

上述深海模擬聲學實驗臺的使用方法包括水箱裝配、調壓保壓、氣泡發生、聲學探測四個部分，具體步驟如下：

A、水箱裝配過程：