[實用新型]基于聲學反向散射強度計算氣體流通量的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720575639.1
• 申請日: 2017-05-23
• 公開（公告）號: CN206773187U
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梅賽;孫軍;趙釗;陳珊珊;單瑞;劉長春;劉李偉;呂勝華
• 申請（專利權(quán)）人: 青島海洋地質(zhì)研究所
• 主分類號: G01S15/88
• 分類號: G01S15/88
• 代理公司: 青島中天匯智知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司37241
• 代理人: 萬桂斌

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種基于聲學反向散射強度計算氣體流通量的裝置。

背景技術(shù)

冷泉流體向海水中的噴溢活動廣泛發(fā)育在大陸邊緣海底，這是海洋環(huán)境中一種廣泛的自然現(xiàn)象。在地殼動力作用下，天然氣從地殼內(nèi)部向上運移，穿過海底沉積層泄漏進入海水中，形成海底氣泡羽狀流。天然氣的主要成分甲烷是一種強溫室效應(yīng)氣體，相同質(zhì)量的甲烷氣體對溫室效應(yīng)的貢獻是二氧化碳的20多倍。據(jù)估算，海底的冷泉活動滲漏的甲烷每年約有20 Tg進入大氣，溶解在海水中甲烷的量則更為巨大，從而對全球的環(huán)境和氣候產(chǎn)生重要影響，而準確計算海底冷泉滲漏天然氣流通量對全球圈層相互作用和全球變化研究具有重要意義。

目前對于海底甲烷羽狀流氣體通量的測量主要是以原位測量的方式進行，使用較多的是通過渦輪滲漏帳篷流量計進行測定。原位測量的方法雖可以實現(xiàn)對單個海底甲烷羽狀流氣體通量的準確測量，但其效率較低，并且在較深水域，這項工作一般要通過水下機器人實現(xiàn)，成本較高、且難以長期觀測。考慮到海水和甲烷氣存在較大的聲阻抗差異，聲波在海水中傳播中遇到氣泡時，會產(chǎn)生強烈的散射過程，利用聲學遙感方法對海底天然氣滲漏的探測，并能夠?qū)崿F(xiàn)對天然氣滲漏通量的測算，其關(guān)鍵技術(shù)就是建立反向散射強度和天然氣泄漏通量的對應(yīng)關(guān)系，為此，有必要提出一種可以在實驗室環(huán)境下精確測定反向散射強度與氣體運移通量的關(guān)系的裝置，進而為利用聲學遙感方法探測海底天然氣泄露提供技術(shù)支持。

實用新型內(nèi)容

本實用新型提出一種基于聲學反向散射強度計算氣體流通量的裝置，通過制造氣泡羽狀流、分析羽狀流回波映像，為利用聲學遙感方法探測海底天然氣泄露提供支持。

本實用新型是采用以下的技術(shù)方案實現(xiàn)的：

基于聲學反向散射強度計算氣體流通量的裝置，通過制造氣泡羽狀流，分析羽狀流回波映像，可以實現(xiàn)在實驗室環(huán)境下精確測定反向散射強度與氣體運移通量的關(guān)系，所述裝置包括水槽，聲納收發(fā)裝置、氣泵以及設(shè)置在水槽內(nèi)的聲納探頭、顯微相機和微孔陶瓷管，所述聲吶收發(fā)裝置與聲吶探頭相連，所述微孔陶瓷管通過導氣管與氣泵相連；所述微孔陶瓷管設(shè)置在水槽的底部，聲吶探頭以一定間隔設(shè)置在微孔陶瓷管的正上方，所述顯微相機設(shè)置在微孔陶瓷管的一側(cè)，且顯微相機通過電纜與一PC機相連，顯微相機記錄的視頻信號通過水下電纜傳輸?shù)絇C機，水下電纜兼具供電功能，將視頻信號傳輸至PC機上，用于記錄上升氣泡的運動規(guī)律；且在所述氣泵上設(shè)置有壓力表，以檢測氣泵壓力值，在導氣管上還設(shè)置有流速儀，以監(jiān)測氣體流速。

進一步的，在水槽內(nèi)設(shè)置有一固定框架，所述固定框架包括水平底座以及與水平底座垂直的豎直支架，且顯微相機設(shè)置在水平底座上，并可在水平底座上滑動，方便調(diào)節(jié)水下顯微相機的光軸，以聚焦和精確測量生成的氣泡，顯微相機水平放置，確保在氣泡形成時對其進行檢測和測量。

進一步的，所述豎直支架上設(shè)置有LED光源，便于調(diào)節(jié)亮度，得到更清晰的視頻或照片。

進一步的，所述固定框架為不銹鋼材質(zhì)，以提高水下耐腐蝕性，提高裝置使用壽命。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點和積極效果在于：

本實用新型所提出的裝置包括水槽，聲納收發(fā)裝置、氣泵以及設(shè)置在水槽內(nèi)的聲納探頭、顯微相機和微孔陶瓷管，通過氣泵和微孔陶瓷管在水下制造氣泡羽狀流，并分析羽狀流回波映像，并結(jié)合聲吶探頭與聲吶收發(fā)裝置為計算聲學反向散射強度與氣體流通量提供方便，結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單合理，且方便操作實施，為利用聲學遙感方法探測海底天然氣泄露提供技術(shù)支持，具有深遠意義。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例所述裝置結(jié)構(gòu)原理示意圖。

具體實施方式

為了能夠更加清楚地理解本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點，下面結(jié)合附圖及實施例對本實用新型做進一步說明。

實施例1，本實施例公開一種基于聲學反向散射強度計算氣體流通量的裝置，實現(xiàn)在實驗室環(huán)境下精確測定反向散射強度與氣體運移通量的關(guān)系，通過制造氣泡羽狀流，分析羽狀流回波映像。參考圖1，所述裝置包括水槽12，聲納收發(fā)裝置2、氣泵1以及設(shè)置在水槽12內(nèi)的聲納探頭6、顯微相機7和微孔陶瓷管5，所述聲吶收發(fā)裝置2與聲吶探頭6相連，所述微孔陶瓷管5通過導氣管與氣泵1相連；所述微孔陶瓷管5設(shè)置在水槽12的底部，聲吶探頭6以一定間隔設(shè)置在微孔陶瓷管5的正上方，所述顯微相機7設(shè)置在微孔陶瓷管5的一側(cè)；且在所述氣泵1上設(shè)置有壓力表3，以檢測氣泵壓力值，在導氣管上還設(shè)置有流速儀4，以監(jiān)測氣體流速。