技術(shù)特征：

1.一種測量液體環(huán)空氣侵后低頻彈性波響應(yīng)特征的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，它包括以下四部分：

井筒環(huán)空模擬部分，包括內(nèi)管以及套設(shè)于其外部的密封外管，內(nèi)管的底端與環(huán)形內(nèi)管底座固定連接，環(huán)形內(nèi)管底座上設(shè)有液體導(dǎo)流口和發(fā)泡針形孔，其中，內(nèi)管模擬井筒，在環(huán)形內(nèi)管底座以上，密封外管與內(nèi)管之間形成的環(huán)空模擬井筒環(huán)空；

液體循環(huán)控制部分，包括液體循環(huán)管道，一端探入內(nèi)管，另一端連接至密封外管頂部一側(cè)開設(shè)的開口Ⅰ，使得注入內(nèi)管的液體依次流經(jīng)液體導(dǎo)流口、環(huán)空、開口Ⅰ和液體循環(huán)管道，然后通過液體循環(huán)管道流回內(nèi)管，形成循環(huán)；

氣泡生成及循環(huán)控制部分，包括位于密封外管底部一側(cè)的氣體注入結(jié)構(gòu)，其出氣端與發(fā)泡針形孔連接，所述密封外管的頂部一側(cè)設(shè)有開口Ⅱ，其連接至氣體回收結(jié)構(gòu)，并且，開口Ⅱ的位置高于開口Ⅰ；以及

彈性波響應(yīng)特征測量部分，包括移動測量板、脈沖發(fā)生器和示波器，所述移動測量板卡設(shè)于密封外管與內(nèi)管之間，環(huán)形內(nèi)管底座的上表面與移動測量板的下表面分別設(shè)有相同數(shù)量、并一一對齊的低頻壓電傳感器Ⅰ和低頻壓電傳感器Ⅱ；其中，低頻壓電傳感器Ⅰ與脈沖發(fā)生器連接，示波器的輸入端分別連接至脈沖發(fā)生器和低頻壓電傳感器Ⅱ，示波器的輸出端連接至計算機(jī)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述環(huán)形內(nèi)管底座包括環(huán)形內(nèi)管底座基底，環(huán)形內(nèi)管底座基底上設(shè)有四個低頻壓電傳感器Ⅰ、四個液體導(dǎo)流口和八個發(fā)泡針形孔，它們的中心均位于環(huán)形中心線上，其中，低頻壓電傳感器Ⅰ與液體導(dǎo)流口間隔均勻分布，發(fā)泡針形孔位于低頻壓電傳感器Ⅰ與液體導(dǎo)流口之間的中間位置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述液體循環(huán)管道上依次設(shè)有：儲液罐、液壓泵、增壓罐、壓力表Ⅰ、閥門Ⅰ、液體流量計Ⅰ和液體注入管，所述液體注入管探入內(nèi)管，在密封外管的頂部一側(cè)設(shè)有開口Ⅰ，其與閥門Ⅱ連接，閥門Ⅱ通過液體流量計Ⅱ連接至儲液罐。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述氣體注入結(jié)構(gòu)包括依次連接的氣瓶、壓力表Ⅱ、閥門Ⅲ、氣體流量計Ⅰ和氣體注入管，所述開口Ⅱ與壓力表Ⅲ連接，壓力表Ⅲ通過閥門Ⅳ和氣體流量計Ⅱ連接至氣體回收罐。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述發(fā)泡針形孔有若干個，它們并聯(lián)后與氣體注入管密封連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述移動測量板與限位桿固定連接，通過上提或下放限位桿將移動測量板定位于兩個已知的環(huán)空位置。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述移動測量板包括移動測量板基底，其整體尺寸與密封外管的內(nèi)徑相適應(yīng)，移動測量板基底的中央設(shè)有通孔，通孔的直徑與內(nèi)管的外徑相適應(yīng)，沿通孔周向均勻設(shè)有四個分支，每個分支的下表面分別設(shè)置一個低頻壓電傳感器Ⅱ。

8.一種利用權(quán)利要求1～7中任一項(xiàng)所述實(shí)驗(yàn)裝置測量液體環(huán)空氣侵后低頻彈性波響應(yīng)特征的實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于，在完成充液和充氣加壓后，通過液體循環(huán)控制部分建立液體循環(huán)，然后利用氣泡生成及循環(huán)控制部分建立氣體循環(huán)，接著使發(fā)泡針形孔處產(chǎn)生氣泡并分布于環(huán)空中，最后，利用彈性波響應(yīng)特征測量部分完成彈性波響應(yīng)特征的分析和計算。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于，所述實(shí)驗(yàn)方法的具體步驟如下：

(1)實(shí)驗(yàn)開始前，先將所有閥門關(guān)閉；在儲液罐中準(zhǔn)備足夠量的液體。

(2)接通電源，打開液壓泵，向增壓罐內(nèi)緩慢泵送液體，待壓力表Ⅰ達(dá)到預(yù)定壓力后，關(guān)閉液壓泵；緩慢打開閥門Ⅰ和閥門Ⅱ，向內(nèi)管直接注入液體；當(dāng)環(huán)空液面高度到達(dá)閥門Ⅱ和閥門Ⅳ所處的高度之間時，關(guān)閉閥門Ⅰ和閥門Ⅱ，完成充液；

(3)緩慢打開閥門Ⅲ，注意觀察壓力表Ⅲ的示數(shù)變化，當(dāng)壓力表Ⅲ示數(shù)達(dá)到設(shè)定實(shí)驗(yàn)壓力時，關(guān)閉閥門Ⅲ，完成充氣加壓；

(4)如果測量環(huán)空液體靜止情況下的彈性波響應(yīng)特征，則直接進(jìn)入步驟(5)；如果測量環(huán)空液體循環(huán)情況下的彈性波響應(yīng)特征，則先緩慢打開閥門Ⅰ，再緩慢打開閥門Ⅱ，調(diào)節(jié)閥門Ⅰ和閥門Ⅱ，使液體流量計Ⅰ和液體流量計Ⅱ的示數(shù)相同，建立液體循環(huán)；

(5)先緩慢打開閥門Ⅲ，再緩慢打開閥門Ⅳ，調(diào)節(jié)閥門Ⅲ和閥門Ⅳ，使氣體流量計Ⅰ和氣體流量計Ⅱ的示數(shù)相同，建立氣體循環(huán)；待氣體循環(huán)穩(wěn)定后，緩慢調(diào)節(jié)閥門Ⅲ和閥門Ⅳ，使發(fā)泡針形孔處產(chǎn)生的氣泡大小基本一致；

(6)氣體循環(huán)和氣泡尺寸穩(wěn)定后，采用數(shù)碼攝像機(jī)拍攝氣泡在環(huán)空中的分布情況，用于后期在計算機(jī)上處理提取氣泡實(shí)際尺寸大?。?/p>

(7)上提或下放限位桿，取兩個定位點(diǎn)，將距離低頻壓電傳感器Ⅰ較近的定位點(diǎn)記為A，另一個記為B，分別啟動彈性波響應(yīng)特征測量部分，分別記錄兩個定位點(diǎn)的激發(fā)和接收信號：脈沖發(fā)生器產(chǎn)生固定頻率和寬度的電壓脈沖，該電壓脈沖一方面被示波器記錄，另一方面激勵低頻壓電傳感器Ⅰ產(chǎn)生脈沖振動，形成彈性波震源；該彈性波經(jīng)過環(huán)空的氣液混合物傳播后，被低頻壓電傳感器Ⅱ接收，將彈性波振動轉(zhuǎn)化為電壓信號，并被示波器采集；示波器采集的激發(fā)脈沖信號和接收信號一起傳送到計算機(jī)，在計算機(jī)上完成彈性波響應(yīng)特征的分析和計算。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于，步驟(7)中的信號分析和計算的具體方法是：

按照公式計算彈性波相速度v，其中，L為兩定位點(diǎn)A和B之間的距離；t_A為在定位點(diǎn)A測量時，接收信號第一個波峰到達(dá)的時間；t_B為在定位點(diǎn)B測量時，接收信號第一個波峰到達(dá)的時間；

按照公式計算彈性波衰減α，其中，L為兩定位點(diǎn)A和B之間的距離；P_A為在定位點(diǎn)A測量時，接收信號第一個波峰的峰值；P_B為在定位點(diǎn)B測量時，接收信號第一個波峰的峰值。