[发明专利]一种超声测量海底渗漏气流量的方法

摘要

本发明公开了一种超声测量海底渗漏气流量的方法，解决海底渗漏气流量的直接测量问题。通过水体中渗漏气体的流量变化引起超声波某个或者某些具体传播特征参数的变化，从而建立起与渗漏气体流量变化之间的关系，从而测得渗漏气体的流量。本发明所述的方法具体采用了1MHz的特定频率，将超声波透射测量和反射测量结合，测量截面含气率和流速直接得到渗漏气体的流量。基于超声多普勒效应测量气泡流速在一定的气泡直径范围内不受气泡大小影响，只与气泡流速有关，能够消除其他方法无法直接测量流速存在的误差；同时基于声波传播获得透射强度获得截面含气率，可消除其他方法如回波强度检法和多波速扫描声纳法无法穿透声波获得准确的截面气泡含气率。

主权项

1.一种超声测量海底渗漏气流量的方法，其特征在于：包括以下步骤：A、由渗漏气聚集装置聚集气泡上升流动；B、控制超声反射换能器向含有渗漏气的水体发射超声波，由测强度超声接收换能器接收含有渗漏气水体的透射声波，同时由测速超声接收换能器接收由渗漏气体的流动对声波传播产生二次多普勒效应所产生的反射声波；C、声波仪将接收换能器接收到的透射声波和反射声波的波形数据存储于计算机内，由计算机程序对声波波形数据进行频谱分析获取透射声波主频幅度和反射声波主频，通过透射声波主频幅度变化计算声波强度，通过反射声波主频变化计算声波频移；D、将步骤C获得的声波强度结合截面含气率公式计算获得截面含气率；E、基于步骤C获得的声波频移计算流速；F、将步骤C获得的声波频移结合步骤E获取的流速和步骤D获取的截面含气率计算渗漏气流量；其中，采用透射声波频谱幅度P(f0)建立与截面含气率的简化模型，Rs＝k·P(f0)·sinθ式中，k为比例系数，P(f0)是透射声波经过富里叶变换后，得到的对应声波主频f0的频谱幅度，θ为发射超声波束与气泡流速方向矢量夹角，截面含气率Rs；渗漏气流速与声波在含渗漏气水体中的声波传播参数有关，表示如下： v s = c 0 · f d 2 f 0 · c o s θ ]]>式中，c0为超声波在水介质中传播速度，fd为与流速有关的多普勒频移量，vs为渗漏气流速；所述测强度超声接收换能器相对安装于所述超声发射换能器的斜上方或斜下方，所述测强度超声接收换能器与所述超声发射换能器的轴心在同一条直线上。