[发明专利]一种海底渗漏气泡体积含量的超声波测量装置

说明书

本发明涉及海底测量的技术领域，更具体地，涉及一种海底渗漏气泡体积含量的超声波测量装置，包括固定板、连接于外部信号源并发射声波信号的声波发射换能组件、接收所述声波信号并分成至少两路同源声波信号的声波分路组件、接收同源声波信号的声波接收换能组件、接收同源声波信号的声波探针传感组件以及容海底冷泉天然气气泡上升通过的测量通道，声波发射换能组件、声波分路组件、声波接收换能组件均与固定板固定连接，声波分路组件与声波发射换能组件连接。本发明的声波探针传感组件和声波接收换能组件接收的信号可通过接收信号电缆传输至存储器内，并通过分析接收的声波信号特征获取气液两相介质的声速和声衰减并据以计算获得气泡的体积含量。

技术领域

本发明涉及海底测量的技术领域，更具体地，涉及一种海底渗漏气泡体积含量的超声波测量装置。

背景技术

每年通过海底冷泉天然气渗漏释放到海洋水体及大气中的甲烷的数量是非常惊人的，初步的估计为大于10Tg(1012g)每年，而甲烷是强烈的温室效应气体，其温室效应是相同质量二氧化碳的20倍以上，如此巨大数量的甲烷是全球气候变化的一个重要影响因子。因此，对海底冷泉天然气渗漏速率在线原位探测具有重要的经济价值和科学意义。目前，在国内有关海底冷泉天然气渗漏原位流量在线测量装置的研究已经开展起来，中国科学院广州地球化学研究所现已成功研制出两套海底冷泉天然气渗漏原位流量在线测量装置，填补了我国在该领域的空白，然而研制成功的这两套装置由于材料、元器件、耗电量等限制以及装置工作性能稳定性差，很难对海底冷泉渗漏系统天然气流量开展长期的多环境的原位在线观测。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种海底渗漏气泡体积含量的超声波测量装置，不仅能开展长期的海底冷泉天然气渗漏原位流量在线测量，而且还能用于不同水深环境下的海底冷泉天然气渗漏原位流量在线测量。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

提供一种海底渗漏气泡体积含量的超声波测量装置，包括固定板、连接于外部信号源并发射声波信号的声波发射换能组件、接收所述声波信号并分成至少两路同源声波信号的声波分路组件、接收同源声波信号的声波接收换能组件、接收同源声波信号的声波探针传感组件及容海底冷泉天然气气泡上升通过的测量通道，所述声波发射换能组件、声波分路组件、声波接收换能组件均与固定板固定连接，所述声波分路组件与声波发射换能组件连接，所述声波分路组件、声波接收换能组件分别设于测量通道的两侧，所述声波探针传感组件设于测量通道内部；所述测量通道由多组隔离板环绕形成。

本发明的海底渗漏气泡体积含量的超声波测量装置，外部信号源发出的信号驱动声波发射换能组件发出声波，声波信号传递至声波分路器，一束声波信号在声波分路器的作用下分成两路频谱特征、能量相同的同源声波信号，两路同源声波信号穿透进入测量通道内分布的气泡，随后声波信号被声波探针传感组件和声波接收换能组件接收，声波探针传感组件和声波接收换能组件接收的信号可通过接收信号电缆传输至存储器内，并通过分析接收的声波信号特征获取气液两相介质的声速和声衰减并据以计算获得气泡的体积含量。本发明采用非接触式的测量方式，克服了现有海底冷泉天然气渗漏原位流量在线测量装置不能长期原位在线观测的不足，能够适用于不同的水深环境，满足不同的测量方式。

进一步地，所述声波发射换能组件包括声波发射换能器、第一固定座以及第一密封端盖，所述第一固定座设有用于安装声波发射换能器的第一密封腔，所述第一密封端盖的一端与第一固定座固定连接，第一密封端盖的另一端设有用于连接第一尼龙管的第一接头，所述第一尼龙管传递声波信号至声波发射换能器。将声波发射换能器设置在第一密封腔内，能够有效防止外界声波信号对声波发射换能器发射信号的干扰；通过第一接头连接驱动电缆，驱动电缆与外部信号源相连接，驱动声波发射换能器发射声波信号；为吸收信号源中的干扰波，本发明在第一密封腔内填充有吸音材料。