【技术实现步骤摘要】
一种基于小型阵列的海底天然气水合物气泡泄露定位装置及方法
本专利技术涉及水下天然气水合物开采环境监测领域，尤其是涉及一种基于小型阵列的海底天然气水合物气泡泄露定位装置及方法。
技术介绍
近年来，人类对海洋的关注度日益提升，海洋勘探及海洋资源的开发主题逐渐转化为以海洋气、油等为主的矿产资源的勘探、采集及开发。为了进一步提高对海洋资源的开发利用效率，海洋探测及开发方向的高新技术需求变得越来越强烈。利用声学观测海洋环境、勘探矿产资源是海洋、地质等领域与水声
的交叉点，有着极大的经济社会效益和科研意义，受到了全世界的广泛关注和重视。天然气水合物分解产生甲烷，具有巨大的资源开发前景。海底上方出现的大量气泡幕从而形成冷泉区是海底天然气水合物储存的重要标志，这是海洋环境中非常广泛的自然现象。每年通过这种海底天然气渗漏释放到海洋水体和大气中的甲烷质量非常惊人，具有极高的研究价值。全球天然气水合物储存分布十分广泛，而在我国南海海域海底天然气渗漏活动非常频繁。因此研究海洋天然气的声学高效探测和精确定位，对我国的海洋...
【技术保护点】
1.一种基于小型阵列的海底天然气水合物气泡泄露定位装置，其特征在于，包括计算机、发射电路模块和接收电路模块，所述的发射电路模块和接收电路模块均连接电源供电模块；/n所述的发射电路模块包括按信号传输方向依次连接的发送数据处理模块、DA转换模块、功率放大器和发射换能器；/n所述的接收电路模块包括按信号传输方向依次连接的接收水听器阵列、前端信号处理电路、AD转换模块和接收数据处理模块；/n所述的发送数据处理模块和接收数据处理模块分别通过以太网接口与计算机连接；所述的接收水听器阵列是由均匀分布的六个全向水听器组成的圆形阵列，所述的发射换能器设置在接收水听器阵列的几何中心。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于小型阵列的海底天然气水合物气泡泄露定位装置，其特征在于，包括计算机、发射电路模块和接收电路模块，所述的发射电路模块和接收电路模块均连接电源供电模块；
所述的发射电路模块包括按信号传输方向依次连接的发送数据处理模块、DA转换模块、功率放大器和发射换能器；
所述的接收电路模块包括按信号传输方向依次连接的接收水听器阵列、前端信号处理电路、AD转换模块和接收数据处理模块；
所述的发送数据处理模块和接收数据处理模块分别通过以太网接口与计算机连接；所述的接收水听器阵列是由均匀分布的六个全向水听器组成的圆形阵列，所述的发射换能器设置在接收水听器阵列的几何中心。
2.根据权利要求1所述的基于小型阵列的海底天然气水合物气泡泄露定位装置，其特征在于，所述的发送数据处理模块和接收数据处理模块均包括数字信号处理模块和现场可编程逻辑门电路模块；
所述的数字信号处理模块采用DSP；所述的现场可编程逻辑门电路模块采用FPGA。
3.根据权利要求1所述的基于小型阵列的海底天然气水合物气泡泄露定位装置，其特征在于，所述的接收水听器阵列是由六个半径为7.5cm的全向水听器组成的小型圆形阵列。
4.根据权利要求1所述的基于小型阵列的海底天然气水合物气泡泄露定位装置，其特征在于，所述的电源供电模块、发送数据处理模块、DA转换模块、功率放大器、前端信号处理电路、AD转换模块和接收数据处理模块均密封在水密舱内部；
所述的接收水听器阵列和发射换能器固定在水密舱外表面，接收水听器阵列和发射换能器分别通过水密接口与水密舱内的前端信号处理电路和功率放大器连接。
5.根据权利要求4所述的基于小型阵列的海底天然气水合物气泡泄露定位装置，其特征在于，所述的水密舱下部设有配重块，所述的水密舱和配重块之间设有温盐探仪CTD。
6.一种基于小型阵列的海底天然气水合物气泡泄露定位方法，其特征在于，使用上述权利要求1～5任一所述的基于小型阵列的海底天然气水合物气泡泄露定位装置，包括以下步骤：
(1)发射换能器作为声源发射全向声波，声波照射到气泡羽流与水介质的分界面发生反射，回波信号包含目标的方位角信息，接收水听器阵列接收气泡群回波信号；
(2)对接收的气泡群回波信号进行预处理，叠加一段时间内接收到的预处理信号，得到时不变的稳定背景信号；
接收到的预处理信号和归一化的稳定背景信号作比较，得到时变的气泡回波信号；
(3)对时变的气泡回波信号采用反卷积波束形成算法进行求解，得到气泡群定位结果。
7.根据权利要求6所述的基于小型阵列的海底天然气水合物气泡泄露定位方法，其特征在于，步骤(1)中，发射换能器发射的全向声波是脉冲信号，内部填充10kHz、50ms正弦波，使用chirp信号作为脉冲包头，用于区分回波信号中...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯明月，阮东瑞，黄善和，王英强，周晗昀，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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