基于声学反向散射强度计算气体流通量的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及基于声学反向散射强度计算气体流通量的装置，包括水槽，声纳收发装置、气泵以及设置在水槽内的声纳探头、显微相机和微孔陶瓷管，所述声呐收发装置与声呐探头相连，所述微孔陶瓷管通过导气管与气泵相连；所述微孔陶瓷管设置在水槽的底部，声呐探头以一定间隔设置在微孔陶瓷管的正上方，所述显微相机设置在微孔陶瓷管的一侧，且显微相机通过电缆与PC机相连；在所述气泵上设置有压力表，以检测气泵压力值，在导气管上还设置有流速仪，以监测气体流速，结构设计合理、方便操作。

A device for calculating gas flow based on acoustic backscatter intensity

The utility model relates to a computing device, gas flow amount of acoustic backscatter intensity based on sonar transceiver device comprises a water tank, pump, and sonar probe is arranged in a water tank, the camera and the micro porous ceramic tube, the sonar transceiver device is connected with the sonar probe, the porous ceramic tube is connected with an air pump through a guide pipe; the microporous ceramic pipe is arranged at the bottom of the tank, the sonar probe is arranged right above the porous ceramic tube at a certain interval, the micro camera set on one side of the porous ceramic tube, and the micro camera through cable and PC connected; in the air pump is provided with a pressure gauge, to detect the pump pressure, velocity instrument is arranged in the guide pipe, the gas flow rate monitoring, reasonable structure, convenient operation.

【技术实现步骤摘要】
基于声学反向散射强度计算气体流通量的装置
本技术涉及一种基于声学反向散射强度计算气体流通量的装置。
技术介绍
冷泉流体向海水中的喷溢活动广泛发育在大陆边缘海底，这是海洋环境中一种广泛的自然现象。在地壳动力作用下，天然气从地壳内部向上运移，穿过海底沉积层泄漏进入海水中，形成海底气泡羽状流。天然气的主要成分甲烷是一种强温室效应气体，相同质量的甲烷气体对温室效应的贡献是二氧化碳的20多倍。据估算，海底的冷泉活动渗漏的甲烷每年约有20Tg进入大气，溶解在海水中甲烷的量则更为巨大，从而对全球的环境和气候产生重要影响，而准确计算海底冷泉渗漏天然气流通量对全球圈层相互作用和全球变化研究具有重要意义。目前对于海底甲烷羽状流气体通量的测量主要是以原位测量的方式进行，使用较多的是通过涡轮渗漏帐篷流量计进行测定。原位测量的方法虽可以实现对单个海底甲烷羽状流气体通量的准确测量，但其效率较低，并且在较深水域，这项工作一般要通过水下机器人实现，成本较高、且难以长期观测。考虑到海水和甲烷气存在较大的声阻抗差异，声波在海水中传播中遇到气泡时，会产生强烈的散射过程，利用声学遥感方法对海底天然气渗漏的探测，并能够实现对天然气渗漏通量的测算，其关键技术就是建立反向散射强度和天然气泄漏通量的对应关系，为此，有必要提出一种可以在实验室环境下精确测定反向散射强度与气体运移通量的关系的装置，进而为利用声学遥感方法探测海底天然气泄露提供技术支持。
技术实现思路
本技术提出一种基于声学反向散射强度计算气体流通量的装置，通过制造气泡羽状流、分析羽状流回波映像，为利用声学遥感方法探测海底天然气泄露提供支持。本技术是采用以下的技术方案实现的：基于声学反向散射强度计算气体流通量的装置，通过制造气泡羽状流，分析羽状流回波映像，可以实现在实验室环境下精确测定反向散射强度与气体运移通量的关系，所述装置包括水槽，声纳收发装置、气泵以及设置在水槽内的声纳探头、显微相机和微孔陶瓷管，所述声呐收发装置与声呐探头相连，所述微孔陶瓷管通过导气管与气泵相连；所述微孔陶瓷管设置在水槽的底部，声呐探头以一定间隔设置在微孔陶瓷管的正上方，所述显微相机设置在微孔陶瓷管的一侧，且显微相机通过电缆与一PC机相连，显微相机记录的视频信号通过水下电缆传输到PC机，水下电缆兼具供电功能，将视频信号传输至PC机上，用于记录上升气泡的运动规律；且在所述气泵上设置有压力表，以检测气泵压力值，在导气管上还设置有流速仪，以监测气体流速。进一步的，在水槽内设置有一固定框架，所述固定框架包括水平底座以及与水平底座垂直的竖直支架，且显微相机设置在水平底座上，并可在水平底座上滑动，方便调节水下显微相机的光轴，以聚焦和精确测量生成的气泡，显微相机水平放置，确保在气泡形成时对其进行检测和测量。进一步的，所述竖直支架上设置有LED光源，便于调节亮度，得到更清晰的视频或照片。进一步的，所述固定框架为不锈钢材质，以提高水下耐腐蚀性，提高装置使用寿命。与现有技术相比，本技术的优点和积极效果在于：本技术所提出的装置包括水槽，声纳收发装置、气泵以及设置在水槽内的声纳探头、显微相机和微孔陶瓷管，通过气泵和微孔陶瓷管在水下制造气泡羽状流，并分析羽状流回波映像，并结合声呐探头与声呐收发装置为计算声学反向散射强度与气体流通量提供方便，结构设计简单合理，且方便操作实施，为利用声学遥感方法探测海底天然气泄露提供技术支持，具有深远意义。附图说明图1是本技术实施例所述装置结构原理示意图。具体实施方式为了能够更加清楚地理解本技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图及实施例对本技术做进一步说明。实施例1，本实施例公开一种基于声学反向散射强度计算气体流通量的装置，实现在实验室环境下精确测定反向散射强度与气体运移通量的关系，通过制造气泡羽状流，分析羽状流回波映像。参考图1，所述装置包括水槽12，声纳收发装置2、气泵1以及设置在水槽12内的声纳探头6、显微相机7和微孔陶瓷管5，所述声呐收发装置2与声呐探头6相连，所述微孔陶瓷管5通过导气管与气泵1相连；所述微孔陶瓷管5设置在水槽12的底部，声呐探头6以一定间隔设置在微孔陶瓷管5的正上方，所述显微相机7设置在微孔陶瓷管5的一侧；且在所述气泵1上设置有压力表3，以检测气泵压力值，在导气管上还设置有流速仪4，以监测气体流速。本实施例中，所述水槽12采用玻璃材质，在水槽12内设置有一不锈钢固定框架，所述固定框架包括水平底座9以及与水平底座垂直的竖直支架10，且显微相机9设置在水平底座9上，且可在水平底座9上滑动，方便调节水下显微相机7的光轴，以聚焦和精确测量生成的气泡，所述竖直支架10上设置有LED光源11，便于调节亮度，得到更清晰的视频或照片，显微相机7水平放置，确保在气泡形成时对其进行检测和测量。为了方便记录上升气泡的运动规律，所述装置还包括PC机（图中未示意），显微相机7通过电缆与PC机相连，显微相机7记录的视频信号通过水下电缆传输到PC机，水下电缆兼具供电功能，将视频信号传输至PC机上。本实施所述装置的具体操作过程如下：首先对气泵1加压，并通过压力表3检测压力值，当到达一定压力后，打开气泵排气阀，通过导气管对水槽12内微孔陶瓷管5进行充气以产生气泡，进而在微孔陶瓷管5与声呐探头6之间产生模拟气幕8，同时由流速仪4实时监测气体流速，通过显微相机7对模拟气幕进行显微照相，从照片中得到气泡直径大小分布；通过微孔陶瓷管的口径变化（更换不同孔径的微孔陶瓷管）来生成不同大小的气泡，显微相机对气泡大小进行精确测定，进而便于分析羽状流体积反向散射强度的变化。调节排气阀开度改变气体流通量大小，分析其体积反向散射强度变化，进而可以得出“遮蔽效应”下羽状流含气密度和反向散射强度的数值关系，进而为利用声学遥感方法探测海底天然气泄露提供技术支持，具有深远意义。以上所述，仅是本技术的较佳实施例而已，并非是对本技术作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的
技术实现思路
加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本技术技术方案内容，依据本技术的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本技术技术方案的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于声学反向散射强度计算气体流通量的装置，其特征在于，包括水槽，声呐收发装置、气泵以及设置在水槽内的声呐探头、显微相机和微孔陶瓷管，所述声呐收发装置与声呐探头相连，所述微孔陶瓷管通过导气管与气泵相连；所述微孔陶瓷管设置在水槽的底部，声呐探头以一定间隔设置在微孔陶瓷管的正上方，所述显微相机设置在微孔陶瓷管的一侧，且显微相机通过电缆与一PC机相连；所述气泵上设置有检测气泵压力的压力表，在导气管上还设置有监测气体流速的流速仪。

【技术特征摘要】
1.基于声学反向散射强度计算气体流通量的装置，其特征在于，包括水槽，声呐收发装置、气泵以及设置在水槽内的声呐探头、显微相机和微孔陶瓷管，所述声呐收发装置与声呐探头相连，所述微孔陶瓷管通过导气管与气泵相连；所述微孔陶瓷管设置在水槽的底部，声呐探头以一定间隔设置在微孔陶瓷管的正上方，所述显微相机设置在微孔陶瓷管的一侧，且显微相机通过电缆与一PC机相连；所述气泵上设置有检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅赛，孙军，赵钊，陈珊珊，单瑞，刘长春，刘李伟，吕胜华，
申请(专利权)人：青岛海洋地质研究所，
类型：新型
国别省市：山东,37