CN210294311U - 一种海底渗漏气泡上升速度的声波测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型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上升速度的声波测量装置，包括固定板、连接于外部信号源并发射声波的声波发射换能器、接收所述声波并分成至少两路同源声波的声波分路器、两组接收同源声波的声波接收换能器以及容海底冷泉天然气气泡上升通过的测量通道，所述声波发射换能器与所述声波接收换能器分别设于声波分路器的两侧，所述声波接收换能器安装于固定板上，所述测量通道位于声波分路器和声波接收换能器之间。本实用新型测量装置采用非接触式的方式测量气泡上升速度，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。
Description
技术领域
本实用新型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上升速度的声波测量装置。
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。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种海底渗漏气泡上升速度的声波测量装置，通过声波分路器形成两路频谱特征、能量相同的声波，特征相同的声波穿透进入测量通道中均匀分布的气泡，形成至少两路透射声波，供接收换能器接收，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的在线测量。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
提供一种海底渗漏气泡上升速度的声波测量装置，包括固定板、连接于外部信号源并发射声波的声波发射换能器、接收所述声波并分成至少两路同源声波的声波分路器、两组接收同源声波的声波接收换能器以及容海底冷泉天然气气泡上升通过的测量通道，所述声波发射换能器与声波分路器连接，所述声波分路器设于测量通道的一侧，所述声波接收换能器设于测量通道的另一侧，所述声波发射换能器、声波分路器及声波接收换能器均安装于固定板上。
本实用新型的海底渗漏气泡上升速度的声波测量装置，外部信号源发出的信号驱动声波发射换能器发出声波，声波传递至声波分路器，一束声波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，两路同源声波穿透进入到测量通道中分布的气泡，随后被两路声波接收换能器所接收，可通过接收信号电缆传输到存储器内，利用建立的气泡上浮速度和气泡平均密度测量与声波幅度和相位之间的关系确定气泡上浮速度。本实用新型测量装置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，所述声波分路器包括接收段以及与接收段连接的分路段，分路段对称设于接收段中心线的两侧，所述接收段和声波发射换能器均安装于第一固定座。外部信号源发出的信号驱动声波发射换能器发出频率一定的连续声波信号，声波分路器用于将产生的声波分成两路频率相同、能量相同的同源声波。
进一步地，所述第一固定座设有第一传声部以及用于安装声波发射换能器的第一密封腔，第一固定座的端部设有第一密封端盖，所述接收段和声波发射换能器分别连接于第一传声部的两端，所述第一密封端盖设有与尼龙管连接的第一接头。第一密封端盖和第一密封腔的设置在测量中对声波发射换能器起到密封作用，第一接头的作用是连接驱动电缆，驱动声波发射换能器发出一定频率的声波；第一传声部的设置将声波发射换能器发出的纵波导入声波分路器。
进一步地，所述第一密封腔、接收段及分路段内均填充有吸收材料。吸收材料可吸收声波发射换能器发出的干扰波。
进一步地，所述第一固定座与第一密封端盖的连接处、第一固定座与第一传声部的连接处均设有密封圈。本实用新型可在第一固定座的两端开设安装密封圈的密封沟槽，在测量中起到密封作用，防止声波在传递过程中发生损耗。
进一步地，所述分路段表面安装有第一反射板，且两组分路段分叉处连接有第二反射板，所述第二反射板连接于固定板。第一反射板和第二反射板的设置使得分路后的声波沿设计的路线传播，在设计时第一反射板和第二反射板的形状和材质可按不同的应用场合进行不同的设计，第二反射板可通过支撑杆与固定板连接。
进一步地，所述声波接收换能器通过第二固定座与固定板连接。通过第二固定座将声波接收换能器固定，以便于使得声波发射换能器发出的纵波经测量通道后进入声波接收换能器。
进一步地，所述第二固定座设有第二传声部以及用于安装声波接收换能器的第二密封腔，所述声波接收换能器连接于第二传声部的一端，所述第二传声部的另一端连接有接收匹配器，接收匹配器的另一端与测量通道连接。经测量通道的声波信号沿着接收匹配器设计好的路径进行传播，第二传声部接收纵波；第二密封腔的设置对声波接收换能器起到密封作用，有效防止外部信号干扰。
进一步地，所述第二密封腔内填充有吸收材料，所述第二固定座的端部设有第二密封端盖，所述第二密封端盖设有与尼龙管连接的第二接头。吸收材料可吸收声波发射换能器发出的干扰波，第二接头连接接收电缆，可将声波接收换能器接收的信号上传或储存便于后续数据的分析。
进一步地，所述测量通道形成于两组气泡隔离板之间，所述声波分路器连接于一组气泡隔离板，所述声波接收换能器连接于另一组气泡隔离板。两组气泡隔离板的作用是防止测量通道内气泡分散，使得气泡分散使其沿着测量通道向上上升。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型的海底渗漏气泡上升速度的声波测量装置，采用非接触的方式测量气泡上升速度，结构紧凑、占用体积小，不仅能够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；
本实用新型的海底渗漏气泡上升速度的声波测量装置，通过设置第一反射板、第二反射板的设置使得传递的声波沿设计的路线传播，通过在声波分路器内、第一密封腔、第二密封腔内填充吸收材料吸收声波发射换能器发出的干扰波。
附图说明
图1为海底渗漏气泡上升速度的声波测量装置的主视图；
图2为海底渗漏气泡上升速度的声波测量装置的俯视图。
附图中：1-固定板；2-声波发射换能器；3-声波分路器；31-接收段；32-分路段；33-第一反射板；34-第二反射板；35-支撑杆；36-锁紧螺钉；37-声波分路器垫块；38-固定件；4-声波接收换能器；5-测量通道；51-气泡隔离板；6-第一固定座；61-第一传声部；62-第一密封腔；63-第一密封端盖；64-第一接头；65-第一固定块；66-第一中段；67-分路器固定板；68-固定螺杆；69-固定螺母；7-第二固定座；71-第二传声部；72-第二密封腔；73-接收匹配器；74-第二密封端盖；75-第二接头；76-第二中段；77-连接座；78-螺杆。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例一
如图1至图2所示为本实用新型的海底渗漏气泡上升速度的声波测量装置的第一实施例，包括固定板1、连接于外部信号源并发射声波的声波发射换能器2、接收声波并分成至少两路同源声波的声波分路器3、两组接收同源声波的声波接收换能器4以及容海底冷泉天然气气泡上升通过的测量通道5，声波发射换能器2与声波分路器3连接，声波分路器3设于测量通道5的一侧，声波接收换能器4设于测量通道5的另一侧，声波发射换能器2、声波分路器3及声波接收换能器4均安装于固定板1上。为防止测量通道5内气泡分散，使得气泡分散使其沿着测量通道5向上上升，本实施例的测量通道5形成于两组气泡隔离板51之间，声波分路器3连接于一组气泡隔离板51，声波接收换能器4连接于另一组气泡隔离板51。
本实施例在实施时，外部信号源发出的信号驱动声波发射换能器2发出声波，声波传递至声波分路器3，一束声波在声波分路器3的作用下分成两路频谱特征、能量相同的同源声波，两路同源声波穿透进入到测量通道5中分布的气泡，随后被两路声波接收换能器4所接收，可通过接收信号电缆传输到存储器内，利用建立的气泡上浮速度和气泡平均密度测量与声波幅度和相位之间的关系确定气泡上浮速度。
如图1所示，声波分路器3包括接收段31以及与接收段31连接的分路段32，分路段32对称设于接收段31中心线的两侧，接收段31和声波发射换能器2均安装于第一固定座6；接收段31接收声波发射换能器2发射的声波，分路段32将声波分成两路频谱特征、能量相同的同源声波。其中，第一固定座6设有第一传声部61以及用于安装声波发射换能器2的第一密封腔62，第一固定座6的端部设有第一密封端盖63，接收段31和声波发射换能器2分别连接于第一传声部61的两端，第一密封端盖63设有与尼龙管连接的第一接头64；第一接头64连接驱动电缆，驱动声波发射换能器2发出一定频率的声波，第一传声部61将声波发射换能器2发出的纵波导入声波分路器3；为了在测量中起到密封作用，防止声波在传递过程中发生损耗，本实施例在第一固定座6与第一密封端盖63的连接处、第一固定座6与第一传声部61的连接处均设有密封圈；为吸收声波发射换能器2发出的干扰波，本实施例在第一密封腔62、声波分路器3中填充有吸收材料；为了使得分路后的声波沿设计的路线传播，本实施例在分路段32表面安装有第一反射板33，且两组分路段32分叉处连接有第二反射板34，第二反射板34连接于固定板1。本实施例的第一反射板33和第二反射板34的形状和材质可按不同的应用场合进行不同的设计，第二反射板34可通过支撑杆35与固定板1连接。
具体地，第一固定座6包括第一固定块65以及第一中段66，第一传声部61通过螺母安装于第一固定块65，且第一传声段与第一固定块65之间设有分路器固定板67，声波分路器3的接收段31通过锁紧螺钉36和声波分路器垫块37安装在第一传声部61，第一传声部61通过固定螺杆68和固定螺母69安装在第一固定块65，固定螺母69与第一固定块65之间设有外舌止动垫圈；第一中段66、第一密封端盖63可通过内六角螺钉固定于第一传声部61的一端，第一密封腔62设置在第一中段66的中心处；尼龙管与第一密封接头之间可通过锥面螺母连接。另外，本实施例的第一反射板33为方形反射钢板，第二反射板34为三角形横截面声波反射钢板，第二反射板34通过支撑杆35与固定板1连接，通过内六角螺钉和固定件38安装于声波分路器3的分路段32。
如图1至图2所示，声波接收换能器4通过第二固定座7与固定板1连接，将声波接收换能器4固定，便于声波发射换能器2发出的纵波经测量通道5后进入声波接收换能器4。其中，第二固定座7设有第二传声部71以及用于安装声波接收换能器4的第二密封腔72，声波接收换能器4连接于第二传声部71的一端，第二传声部71的另一端连接有接收匹配器73，接收匹配器73的另一端与测量通道连接；经测量通道5的声波信号沿着接收匹配器73设计好的路径进行传播，第二传声部71接收纵波；第二密封腔72的设置对声波接收换能器4起到密封作用，有效防止外部信号干扰。为便于吸收声波发射换能器2发出的干扰波，本实施例在第二密封腔72内填充有吸收材料；为对声波接收通道起到密封作用，本实施例在第二固定座7的端部设置第二密封端盖74；为将声波接收换能器4接收的信号上传或储存便于后续数据的分析，本实施例在第二密封端盖74设有与尼龙管连接的第二接头75，且可在第二接头75连接接收电缆，将声波接收换能器4接收的信号上传或储存便于后续数据的分析。
具体地，第二固定座7包括第二中段76，第二传声部71的一端与接收匹配器73连接，接收匹配器73的一端固定于气泡隔离板51上，第二传声部71的另一端、第二中段76、第二密封端盖74通过内六角螺钉固定连接；第二密封接头通过连接座77连接于第二密封端盖74，连接座77与第二密封端盖74之间连接有密封件，第二密封接头与连接座77之间设有锥面螺母。另外，连接座77通过螺杆78进行固定，螺杆78的一端通过螺母固定，螺母与连接座77之间设有外舌止动垫圈。
显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种海底渗漏气泡上升速度的声波测量装置，其特征在于，包括固定板(1)、连接于外部信号源并发射声波的声波发射换能器(2)、接收所述声波并分成至少两路同源声波的声波分路器(3)、两组接收同源声波的声波接收换能器(4)以及容海底冷泉天然气气泡上升通过的测量通道(5)，所述声波发射换能器(2)与声波分路器(3)连接，所述声波分路器(3)设于测量通道(5)的一侧，所述声波接收换能器(4)设于测量通道(5)的另一侧，所述声波发射换能器(2)、声波分路器(3)及声波接收换能器(4)均安装于固定板(1)上。
2.根据权利要求1所述的海底渗漏气泡上升速度的声波测量装置，其特征在于，所述声波分路器(3)包括接收段(31)以及与接收段(31)连接的分路段(32)，分路段(32)对称设于接收段(31)中心线的两侧，所述接收段(31)和声波发射换能器(2)均安装于第一固定座(6)。
3.根据权利要求2所述的海底渗漏气泡上升速度的声波测量装置，其特征在于，所述第一固定座(6)设有第一传声部(61)以及用于安装声波发射换能器(2)的第一密封腔(62)，第一固定座(6)的端部设有第一密封端盖(63)，所述接收段(31)和声波发射换能器(2)分别连接于第一传声部(61)的两端，所述第一密封端盖(63)设有与尼龙管连接的第一接头(64)。
4.根据权利要求3所述的海底渗漏气泡上升速度的声波测量装置，其特征在于，所述第一密封腔(62)、接收段(31)及分路段(32)内均填充有吸收材料。
5.根据权利要求3所述的海底渗漏气泡上升速度的声波测量装置，其特征在于，所述第一固定座(6)与第一密封端盖(63)的连接处、第一固定座(6)与第一传声部(61)的连接处均设有密封圈。
6.根据权利要求2所述的海底渗漏气泡上升速度的声波测量装置，其特征在于，所述分路段(32)表面安装有第一反射板(33)，且两组分路段(32)分叉处连接有第二反射板(34)，所述第二反射板(34)连接于固定板(1)。
7.根据权利要求1至6任一项所述的海底渗漏气泡上升速度的声波测量装置，其特征在于，所述声波接收换能器(4)通过第二固定座(7)与固定板(1)连接。
8.根据权利要求7所述的海底渗漏气泡上升速度的声波测量装置，其特征在于，所述第二固定座(7)设有第二传声部(71)以及用于安装声波接收换能器(4)的第二密封腔(72)，所述声波接收换能器(4)连接于第二传声部(71)的一端，所述第二传声部(71)的另一端连接有接收匹配器(73)，所述接收匹配器(73)另一端与测量通道(5)连接。
9.根据权利要求8所述的海底渗漏气泡上升速度的声波测量装置，其特征在于，所述第二密封腔(72)内填充有吸收材料，所述第二固定座(7)的端部设有第二密封端盖(74)，所述第二密封端盖(74)设有与尼龙管连接的第二接头(75)。
10.根据权利要求1所述的海底渗漏气泡上升速度的声波测量装置，其特征在于，所述测量通道(5)形成于两组气泡隔离板(51)之间，所述声波分路器(3)连接于一组气泡隔离板(51)，所述声波接收换能器(4)连接于另一组气泡隔离板(51)。
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|---|---|---|---|
| CN201920894507.4U CN210294311U (zh) | 2019-06-13 | 2019-06-13 | 一种海底渗漏气泡上升速度的声波测量装置 |
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| CN201920894507.4U CN210294311U (zh) | 2019-06-13 | 2019-06-13 | 一种海底渗漏气泡上升速度的声波测量装置 |
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| CN (1) | CN210294311U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110320384A (zh) * | 2019-06-13 | 2019-10-11 | 中国科学院南海海洋研究所 | 一种海底渗漏气泡上升速度的声波测量装置 |
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2019
- 2019-06-13 CN CN201920894507.4U patent/CN210294311U/zh active Active
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|---|---|---|---|---|
| CN110320384A (zh) * | 2019-06-13 | 2019-10-11 | 中国科学院南海海洋研究所 | 一种海底渗漏气泡上升速度的声波测量装置 |
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