海底冷泉天然氣滲漏流量原位超聲波測量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了海底冷泉天然氣滲漏流量原位超聲波測量系統(tǒng)，其包括滲漏帳篷罩、流量測量通道，流量測量通道包括由下至上依次設(shè)置并相互連通的下氣泡破碎通道、超聲波傳感器測量通道以及上氣泡破碎通道，下氣泡破碎通道與安裝有氣泡破碎網(wǎng)格的滲漏帳篷罩相連通，在下氣泡破碎通道和上氣泡破碎通道中分別安裝有沿氣泡的上升方向設(shè)置的下氣泡破碎裝置和上氣泡破碎裝置，超聲波傳感器測量通道的一側(cè)固定連接有一聲波分路器，另一側(cè)固定連接有用于接收聲波分路器產(chǎn)生的透射聲波的扁平接收換能器，在超聲波傳感器測量通道中設(shè)有同樣接收聲波分路器產(chǎn)生的透射聲波的聲波探針。本發(fā)明可對不同水深環(huán)境下的海底冷泉天然氣滲漏原位流量開展長期在線測量。
【專利說明】海底冷泉天然氣滲漏流量原位超聲波測量系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于測量海底冷泉天然氣滲漏流量原位超聲波測量系統(tǒng)，尤其是采用聲學(xué)方法測量海底滲漏氣泡流量。
【背景技術(shù)】
[0002]海底冷泉天然氣滲漏流量原位測量裝置是近十幾年國外研究發(fā)展的一項新技術(shù)，國際上該領(lǐng)域的研究正在如火如荼的進(jìn)行著。美國將深海技術(shù)作為本國海洋領(lǐng)域優(yōu)先資助的高科技項目。1998年路易斯安那州立大學(xué)海岸研究所Harry Roberts教授已經(jīng)設(shè)計制造出海底冷泉流體觀測裝置，成功地觀察了墨西哥灣Bush Hill的天然氣滲漏系統(tǒng)。1999年由墨西哥灣天然氣水合物研究聯(lián)合會組織了 15所高校，5個聯(lián)邦機(jī)構(gòu)和數(shù)家私人公司，由密西西比大學(xué)牽頭，開展了海底天然氣水合物實時觀測系統(tǒng)的研究，對墨西哥灣Mississippi Canyon Block 118進(jìn)行了地球化學(xué)、微生物和地震觀測。與此同時,加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校采用所設(shè)計的海底冷泉觀測裝置對水合物脊和墨西哥灣等全球典型的天然氣滲漏和天然氣水合物發(fā)育區(qū)進(jìn)行了觀測。滲漏系統(tǒng)發(fā)育的水合物(滲漏型水合物)具有埋藏淺，易開采，價值高等特點。每年通過這種海底冷泉天然氣滲漏釋放到海洋水體及大氣中的甲烷的數(shù)量是非常驚人的，初步的估計為大于IOTg(IO12g)每年。甲烷是強(qiáng)烈的溫室效應(yīng)氣體，其溫室效應(yīng)是相同質(zhì)量二氧化碳的20倍以上，如此巨大數(shù)量的甲烷是全球氣候變化的一個重要影響因子。因此，對海底冷泉天然氣滲漏速率在線原位探測具有重要的經(jīng)濟(jì)價值和科學(xué)意義。目前，在國內(nèi)有關(guān)海底冷泉天然氣滲漏原位流量在線測量裝置的研究已經(jīng)開展起來，中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所現(xiàn)已成功研制出兩套海底冷泉天然氣滲漏原位流量在線測量裝置，填補了我國在該領(lǐng)域的空白，然而研制成功的這兩套裝置由于材料、元器件、耗電量等限制以及裝置工作性能穩(wěn)定性差，很難對海底冷泉滲漏系統(tǒng)天然氣流量開展長期的多環(huán)境的原位在線觀測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有的海底冷泉天然氣滲漏原位流量在線測量裝置不能開展長期的多環(huán)境的原位在線觀測的不足，本發(fā)明提供一種海底冷泉天然氣滲漏流量原位超聲波測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有體積小、質(zhì)量輕、耗電量低等特征，不僅能開展長期的海底冷泉天然氣滲漏原位流量在線測量，而且還能用于不同水深環(huán)境下的海底冷泉天然氣滲漏原位流量在線測量。
[0004]為實現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明采取了如下的技術(shù)方案:
[0005]海底冷泉天然氣滲漏流量原位超聲波測量系統(tǒng)，其包括滲漏帳篷罩、流量測量通道，所述流量測量通道包括由下至上依次設(shè)置并相互連通的下氣泡破碎通道、超聲波傳感器測量通道以及上氣泡破碎通道，其中，所述下氣泡破碎通道與安裝有氣泡破碎網(wǎng)格的滲漏帳篷罩相連通，在下氣泡破碎通道和上氣泡破碎通道中分別安裝有沿氣泡的上升方向設(shè)置的下氣泡破碎裝置和上氣泡破碎裝置，所述超聲波傳感器測量通道的一側(cè)固定連接有一聲波分路器，另一側(cè)固定連接有用于接收聲波分路器產(chǎn)生的透射聲波的扁平接收換能器，在超聲波傳感器測量通道中設(shè)有同樣接收聲波分路器產(chǎn)生的透射聲波的聲波探針。
[0006]所述流量測量通道由圓環(huán)形成，其中，所述圓環(huán)包括形成下氣泡破碎通道的第一圓環(huán)、形成超聲波傳感器測量通道的第二圓環(huán)、形成上氣泡破碎通道的第三圓環(huán)以及與滲漏帳篷罩固定連接的第四圓環(huán)，所述第一圓環(huán)、第二圓環(huán)、第三圓環(huán)以及第四圓環(huán)之間通過連接軸固定，所述聲波分路器、扁平接收換能器以及聲波探針均固定在第二圓環(huán)上。
[0007]所述第二圓環(huán)包括第二一圓環(huán)和第二二圓環(huán)，在所述第二一圓環(huán)和第二二圓環(huán)之間設(shè)有一氣泡隔離板。
[0008]所述連接軸外套設(shè)一用于保護(hù)連接軸的套筒。
[0009]所述連接軸的上端并固定連接有一加強(qiáng)橫桿。
[0010]所述聲波分路器包括聲波分路器本體、固定座傳聲段、扁平聲波發(fā)射換能器、固定座以及密封接頭，其中，聲波分路器本體包括端部以及與所述端部一側(cè)一體成型的二個聲波分路機(jī)構(gòu)，所述至少二個聲波分路機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)均相同，每個聲波分路機(jī)構(gòu)上均安裝一第一聲波反射板，且在所述二個聲波分路機(jī)構(gòu)之間設(shè)有一第二聲波反射板，固定座傳聲段的兩端分別與所述端部的另一側(cè)以及固定座的一側(cè)固定連接，扁平聲波發(fā)射換能器安裝于固定座傳聲段的端面上且位于固定座內(nèi)設(shè)有的密封腔內(nèi)，密封接頭固定連接于固定座的另一偵牝與扁平聲波發(fā)射換能器連接的驅(qū)動電纜通過密封接頭與外部信號源相連接。
[0011]所述二個聲波分路機(jī)構(gòu)分別固定于第二一圓環(huán)和第二二圓環(huán)，所述扁平接收換能器為二個，該二個扁平接收換能器分別密封設(shè)置于固定于第二一圓環(huán)上的第一扁平接收換能器固定座和固定于第二二圓環(huán)的第二扁平接收換能器固定座中，且二個扁平接收換能器與二個聲波分路機(jī)構(gòu)相對應(yīng)。
[0012]所述聲波探針為四個，所述四個聲波探針兩兩設(shè)置，并分別通過聲波探針固定座
固定于第二一圓環(huán)和第二二圓環(huán)上。
[0013]所述下氣泡破碎裝置包括支架組件、動力傳遞與氣泡破碎組件、以及蜂窩芯板，其中，所述支架組件包括由下至上依次設(shè)置的下支架、支撐板、蜂窩芯板安裝板、上支架，所述動力傳遞與氣泡破碎組件包括支撐環(huán)、葉輪軸、葉輪、以及氣泡切刀，蜂窩芯板安裝于蜂窩芯板安裝板內(nèi)，支撐板固定于支撐環(huán)的外側(cè)，葉輪軸穿于支撐環(huán)中，且其下端固定連接的葉輪位于下支架(41)設(shè)有的下中心穿孔內(nèi)，其上端固定連接的氣泡切刀位于上支架設(shè)有的上中心穿孔內(nèi)，所述葉輪和氣泡切刀均與葉輪軸同軸，支撐環(huán)的上、下兩側(cè)分別設(shè)有固定于葉輪軸上的上擋塊和下?lián)鯄K，所述上擋塊和下?lián)鯄K均與葉輪軸同軸。
[0014]上氣泡破碎裝置包括至少二個氣泡擋板以及氣泡隔板，所述至少二個氣泡擋板沿氣泡上升的方向由下至上依次設(shè)置，每個氣泡擋板上設(shè)有用于對上升氣泡進(jìn)行分割的圓孔，每個氣泡擋板的圓孔半徑相等，沿均勻破碎裝置的高度方向圓孔數(shù)量遞增且半徑遞減；用于阻止所述上升氣泡進(jìn)行分割后的氣泡再次融合的氣泡隔板設(shè)置于相鄰二個氣泡擋板之間。
[0015]氣泡破碎網(wǎng)格的主要作用是防止海底沉積物或生物堵塞儀器，滲漏帳篷罩頂端通過第四圓環(huán)與流量測量通道相連接，流量測量通道則是由上、下兩個氣泡破碎通道和超聲波傳感器測量通道組成，上、下兩個氣泡破碎通道和超聲波傳感器測量通過連接軸和加強(qiáng)橫桿串聯(lián)固定起來，下氣泡破碎通道用于將上升的氣泡分割成在通道內(nèi)均勻分布且半徑大小相等的氣泡，便于獲得好的聲波信號特征，上氣泡破碎通道是為了防止以均勻分布的氣泡再次聚集在一起形成不均勻分布且半徑大小不等的氣泡。超聲波傳感器測量通道通過第二圓環(huán)與聲波探針固定座將I個聲波分路器、4個聲波探針和2個扁平接收換能器相互連接，聲波分路器用于將聲波發(fā)射換能器發(fā)射的透射聲波分成兩路同源的聲波，聲波探針與扁平接收換能器用于接收穿過均勻分布?xì)馀莸穆暡ㄐ盘枴?br> [0016]在所述流量測量通道下裝有流量測量通道安裝底座，便于與滲漏帳篷罩相連接。
[0017]流量測量通道有四個聲波探針、兩個扁平接收換能器、和一個聲波分路器，本聲波分路器發(fā)射上下兩束聲波，由上述兩個聲波探針、一個扁平接收換能器構(gòu)成一組傳感器，它們安裝在流量測量通道同一個橫截面內(nèi)，并與聲波分路器發(fā)出的上波束處在同一個平面上，并接收這一束聲波。余下的兩個聲波探針、一個扁平接收換能器的安裝在流量測量通道另一個橫截面內(nèi)，并與聲波分路器發(fā)出的下波束處在同一個平面上，構(gòu)成另一組傳感器接收下波束的聲波。
[0018]通過對聲波信號處理得到氣泡流速及截面含氣率，結(jié)合記錄的時間可以獲得總的天然氣流量值。
[0019]海底冷泉滲漏系統(tǒng)天然氣流量的原位測定是用過利用建立的氣泡上升速度和氣泡平均密度測量與聲波幅度和相位的關(guān)系來確定。向上滲漏的海底冷泉天然氣氣泡通過滲漏帳篷罩進(jìn)入到流量測量通道中，上升的氣泡穿過下部氣泡破碎通道后，在通道內(nèi)形成了半徑大小相等且分布均勻的小氣泡，隨后進(jìn)入到超聲波傳感器測量通道，聲波發(fā)射換能器發(fā)射出一定頻率連續(xù)聲波信號，通過聲波分路器形成兩路頻譜特征、能量相同的聲波，兩路能量相同的聲波穿透進(jìn)入到超聲波測量通道的均勻分布的氣泡，隨后被聲波探針和扁平接收換能器所接收，獲得氣泡流速及截面含氣率。穿過超聲波傳感器測量通道的氣泡后進(jìn)入到上部氣泡破碎通道，氣泡隨后又聚集在一起并進(jìn)入到海水中。通過獲得的氣泡流速以及截面含氣率及記錄時間，可以獲得總的天然氣流量值。
[0020]本發(fā)明的有益效果是，克服了現(xiàn)有的海底冷泉天然氣滲漏原位流量在線測量裝置不能開展長期原位在線觀測的不足，本發(fā)明能適應(yīng)于不同水深環(huán)境，不僅能開展長期的海底冷泉天然氣滲漏原位流量在線測量，而且能用于不同水深環(huán)境下海底冷泉天然氣滲漏原位流量在線測量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明用于測量海底冷泉天然氣滲漏流量原位超聲波測量系統(tǒng)的剖面構(gòu)造圖；
[0022]圖2是圖1的A-A向剖視圖；
[0023]圖3是下氣泡破碎裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4是上氣泡破碎裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖5是聲波分路器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]附圖標(biāo)記說明:1、流量測量通道；11、下氣泡破碎通道；12、超聲波傳感器測量通道；13、上氣泡破碎通道；2、滲漏帳篷罩；3、氣泡破碎網(wǎng)格；4、下氣泡破碎裝置；41、下支架；42、葉輪軸；43、葉輪；44、氣泡切刀；45、上擋塊；46、下?lián)鯄K；47、蜂窩芯板安裝板；48、上支架；49、蜂窩芯板；410、支撐板；411、支撐環(huán)；5、上氣泡破碎裝置；51、氣泡擋板；511、圓孔；52、氣泡隔板；6、圓環(huán)；61、第一圓環(huán)；62、第二圓環(huán)；621、第二一圓環(huán)；622、第二二圓環(huán)；63、第三圓環(huán)；64、第四圓環(huán)；65、連接軸；66、氣泡隔離板；67、套筒；68、加強(qiáng)橫桿；69、測量通道安裝底座；7、聲波分路器；71、聲波分路器本體；72、聲波反射板；73、支撐桿；74、聲波反射板；75、鎖緊螺釘；76、聲波分路器墊鐵；77、固定座傳聲段；78、扁平聲波發(fā)射換能器；79、固定座中段；710、密封端蓋；711、密封接頭；8、扁平接收換能器；81、第一扁平接收換能器固定座；82、第二扁平接收換能器固定座；9、聲波探針；91、聲波探針固定座。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明的內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0028]實施例:
[0029]請參照圖1和圖2所示，海底冷泉天然氣滲漏流量原位超聲波測量系統(tǒng)，其包括滲漏帳篷罩2、流量測量通道1，流量測量通道I包括由下至上依次設(shè)置并相互連通的下氣泡破碎通道11、超聲波傳感器測量通道12以及上氣泡破碎通道13，其中，下氣泡破碎通道11與安裝有氣泡破碎網(wǎng)格3的滲漏帳篷罩2相連通，在下氣泡破碎通道11和上氣泡破碎通道13中分別安裝有沿氣泡的上升方向設(shè)置的下氣泡破碎裝置4和上氣泡破碎裝置5，超聲波傳感器測量通道12的一側(cè)固定連接有一聲波分路器7，另一側(cè)固定連接有用于接收聲波分路器7產(chǎn)生的透射聲波的扁平接收換能器8，在超聲波傳感器測量通道12中設(shè)有同樣接收聲波分路器7產(chǎn)生的透射聲波的聲波探針9。
[0030]流量測量通道I由圓環(huán)6形成，其中，圓環(huán)6包括形成下氣泡破碎通道11的第一圓環(huán)61、形成超聲波傳感器測量通道12的第二圓環(huán)62、形成上氣泡破碎通道13的第三圓環(huán)63以及與滲漏帳篷罩2固定連接的第四圓環(huán)64，第一圓環(huán)61、第二圓環(huán)62、第三圓環(huán)63以及第四圓環(huán)64之間通過連接軸65固定，連接軸65外套設(shè)一用于保護(hù)連接軸65的套筒67，連接軸65的上端并固定連接有一加強(qiáng)橫桿68。聲波分路器7、扁平接收換能器8以及聲波探針9均固定在第二圓環(huán)62上。為了方便安裝，在第四圓環(huán)64和第一圓環(huán)61之間墊設(shè)一測量通道安裝底座69，第四圓環(huán)64和第一圓環(huán)61之間并通過固定栓鎖緊。
[0031]第二圓環(huán)62包括第二一圓環(huán)621和第二二圓環(huán)622，在第二一圓環(huán)621和第二二圓環(huán)622之間設(shè)有一氣泡隔離板66。
[0032]請參照圖5所示，聲波分路器7包括聲波分路器本體71、固定座傳聲段77、扁平聲波發(fā)射換能器78、固定座以及密封接頭711，其中，聲波分路器本體71包括端部以及與端部一側(cè)一體成型的二個聲波分路機(jī)構(gòu)，二個聲波分路機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)均相同，每個聲波分路機(jī)構(gòu)上均安裝一聲波反射板72,且在二個聲波分路機(jī)構(gòu)之間設(shè)有一聲波反射板74,聲波反射板74通過支撐桿73固定，聲波反射板72為方形，聲波反射板74為錐形。固定座傳聲段77的兩端分別與端部的另一側(cè)以及固定座的一側(cè)固定連接，扁平聲波發(fā)射換能器78安裝于固定座傳聲段77的端面上且位于固定座內(nèi)設(shè)有的密封腔內(nèi)，密封腔內(nèi)填充有吸音材料層。密封接頭711固定連接于固定座的另一側(cè)，與扁平聲波發(fā)射換能器78連接的驅(qū)動電纜通過密封接頭711與外部信號源相連接。固定座傳聲段77與端部通過鎖緊螺釘75和聲波分路器墊鐵76的配合結(jié)構(gòu)固定連接。固定座包括固定座中段79和密封端蓋710，固定座傳聲段77遠(yuǎn)離聲波分路器本體71的一端設(shè)有一與固定座中段79形狀相匹配的連接板，密封端蓋710與連接板分別固定連接于固定座中段79的兩側(cè)，密封接頭711的一端固定于密封端蓋710上，密封腔設(shè)置于固定座中段79、或固定座中段79和密封端蓋710之間，驅(qū)動電纜通過密封端蓋710并穿于密封接頭711內(nèi)的驅(qū)動電纜通過密封端蓋710與扁平聲波發(fā)射換能器78連接。固定座中段79與密封端蓋710以及連接板之間均設(shè)有一環(huán)形密封墊。
[0033]向上滲漏的海底冷泉天然氣氣泡通過流量測量通道，上浮的氣泡在流量測量通道內(nèi)先形成大小相等且分布均勻的小氣泡，隨后進(jìn)入到超聲波傳感器測量通道，外部信號源通過驅(qū)動電纜與扁平聲波發(fā)射換能器電性連接以使其發(fā)射出一定頻率連續(xù)聲波信號，通過聲波分路器本體形成至少兩路頻譜特征、能量相同的聲波，特征相同的聲波穿透進(jìn)入測量通道中均勻分布的氣泡，形成至少兩路透射聲波，供外部換能器接收，用于測量海底冷泉天然氣滲漏氣泡上浮速度。
[0034]二個聲波分路機(jī)構(gòu)分別固定于第二一圓環(huán)621和第二二圓環(huán)622，扁平接收換能器8為二個，該二個扁平接收換能器8分別密封設(shè)置于固定于第二一圓環(huán)621上的第一扁平接收換能器固定座81和固定于第二二圓環(huán)622的第二扁平接收換能器固定座82中，且二個扁平接收換能器8與二個聲波分路機(jī)構(gòu)相對應(yīng)。聲波探針9為四個，四個聲波探針9兩兩設(shè)置，并分別通過聲波探針固定座91固定于第二一圓環(huán)621和第二二圓環(huán)622上。
[0035]請參照圖3所示,下氣泡破碎裝置4包括由支架組件、動力傳遞與氣泡破碎組件、氣泡導(dǎo)流部分等組成。支架組件由下支架41，支撐板410，蜂窩芯板安裝板47，上支架48等按順序疊放而成；動力傳遞與氣泡破碎組件由葉輪軸42，葉輪43，氣泡切刀44，上擋塊45，下?lián)鯄K46和支撐環(huán)411等組成；氣泡導(dǎo)流部分由蜂窩芯板49等組成。支架組件中的下支架41、支撐板410、蜂窩芯板安裝板47、上支架48從下至上依次設(shè)置，并通過粘合或螺釘或其他機(jī)械方法實現(xiàn)相互固定，蜂窩芯板49安裝于蜂窩芯板安裝板47內(nèi)。動力傳遞與氣泡破碎組件包括動力獲取組件、動力傳送組件以及氣泡破碎組件。其中，動力獲取組件為葉輪43 ;動力傳送組件為葉輪軸42、上擋塊45、下?lián)鯄K46 ;氣泡破碎組件為氣泡切刀44。支撐板410固定于支撐環(huán)411的外側(cè)，葉輪軸42穿于支撐環(huán)411中，且葉輪軸42的下端固定連接的葉輪43位于下支架41設(shè)有的下中心穿孔內(nèi)，葉輪軸42的上端固定連接的氣泡切刀44位于上支架48設(shè)有的上中心穿孔內(nèi)。蜂窩芯板49緊鄰氣泡切刀44放置，蜂窩芯板49的芯孔形狀為等邊六邊形，由多層成型后的鋁箔粘合而成。
[0036]葉輪43轉(zhuǎn)動依靠氣泡上升的動能驅(qū)動，不需要外加能量。葉輪43與葉輪軸42同軸固連，葉輪軸42通過葉輪43獲取切割氣泡所需的動力，葉輪軸42與上擋塊45和下?lián)鯄K46均同軸固連，通過上擋塊45和下?lián)鯄K46把葉輪軸42所受軸向力和徑向力經(jīng)支撐環(huán)411傳遞到支架組件。葉輪軸42并與氣泡切刀44同軸固連，將動力傳遞給氣泡切刀44。葉輪43轉(zhuǎn)動同時并驅(qū)動氣泡切刀44繞葉輪軸42的軸心進(jìn)行中心轉(zhuǎn)動，氣泡切刀44切割經(jīng)蜂窩芯板49的導(dǎo)流作用而形成的狹長氣泡成為直徑較小的氣泡，起到破碎氣泡的目的。
[0037]請參照圖4所示，上氣泡破碎裝置5包括至少二個氣泡擋板51以及氣泡隔板52，至少二個氣泡擋板51沿氣泡上升的方向由下至上依次設(shè)置，每個氣泡擋板51上設(shè)有用于對上升氣泡進(jìn)行分割的圓孔511，每個氣泡擋板51的圓孔511半徑相等，沿均勻破碎裝置的高度方向圓孔511數(shù)量遞增且半徑遞減；用于阻止上升氣泡進(jìn)行分割后的氣泡再次融合的氣泡隔板52設(shè)置于相鄰二個氣泡擋板51之間。氣泡隔板52成網(wǎng)格狀分布，網(wǎng)格為正方形，每個正方形的中心點與其上側(cè)氣泡擋板51上的圓孔511的中心對應(yīng)，且相鄰四個網(wǎng)格的交匯點位于其下側(cè)的氣泡擋板51上的圓孔511的中心。[0038]上列詳細(xì)說明是針對本發(fā)明可行實施例的具體說明，該實施例并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實施或變更，均應(yīng)包含于本案的保護(hù)范圍中。
【權(quán)利要求】
1.海底冷泉天然氣滲漏流量原位超聲波測量系統(tǒng)，其特征在于，其包括滲漏帳篷罩(2)、流量測量通道(1)，所述流量測量通道(I)包括由下至上依次設(shè)置并相互連通的下氣泡破碎通道(11)、超聲波傳感器測量通道(12)以及上氣泡破碎通道(13)，其中，所述下氣泡破碎通道(11)與安裝有氣泡破碎網(wǎng)格(3)的滲漏帳篷罩(2)相連通，在下氣泡破碎通道(11)和上氣泡破碎通道(13)中分別安裝有沿氣泡的上升方向設(shè)置的下氣泡破碎裝置(4)和上氣泡破碎裝置(5)，所述超聲波傳感器測量通道(12)的一側(cè)固定連接有一聲波分路器(7)，另一側(cè)固定連接有用于接收聲波分路器(7)產(chǎn)生的透射聲波的扁平接收換能器(8)，在超聲波傳感器測量通道(12)中設(shè)有同樣接收聲波分路器(7)產(chǎn)生的透射聲波的聲波探針(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海底冷泉天然氣滲漏流量原位超聲波測量系統(tǒng)，其特征在于，所述流量測量通道(I)由圓環(huán)(6)形成，其中，所述圓環(huán)(6)包括形成下氣泡破碎通道(11)的第一圓環(huán)(61)、形成超聲波傳感器測量通道(12)的第二圓環(huán)(62)、形成上氣泡破碎通道(13)的第三圓環(huán)(63)以及與滲漏帳篷罩(2)固定連接的第四圓環(huán)(64)，所述第一圓環(huán)(61)、第二圓環(huán)(62)、第三圓環(huán)(63)以及第四圓環(huán)(64)之間通過連接軸(65)固定，所述聲波分路器(7)、扁平接收換能器(8)以及聲波探針(9)均固定在第二圓環(huán)(62)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的海底冷泉天然氣滲漏流量原位超聲波測量系統(tǒng)，其特征在于，所述第二圓環(huán)(62)包括第二一圓環(huán)(621)和第二二圓環(huán)(622),在所述第二一圓環(huán)(621)和第二二圓環(huán)(622)之間設(shè)有一氣泡隔離板(66)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的海底冷泉天然氣滲漏流量原位超聲波測量系統(tǒng)，其特征在于，所述連接軸(65 )外套設(shè)一用于保護(hù)連接軸(65 )的套筒(67 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的海底冷泉天然氣滲漏流量原位超聲波測量系統(tǒng)，其特征在于，所述連接軸(65 )的上端并固定連接有一加強(qiáng)橫桿(68 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的海底冷泉天然氣滲漏流量原位超聲波測量系統(tǒng)，其特征在于，所述聲波分路器(7)包括聲波分路器本體(71 )、固定座傳聲段(77)、扁平聲波發(fā)射換能器(78)、固定座以及密封接頭(711)，其中，聲波分路器本體(71)包括端部以及與所述端部一側(cè)一體成型的二個聲波分路機(jī)構(gòu)，所述至少二個聲波分路機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)均相同，每個聲波分路機(jī)構(gòu)上均安裝一第一聲波反射板(72),且在所述二個聲波分路機(jī)構(gòu)之間設(shè)有一第二聲波反射板(74)，固定座傳聲段(77)的兩端分別與所述端部的另一側(cè)以及固定座的一側(cè)固定連接，扁平聲波發(fā)射換能器(78)安裝于固定座傳聲段(77)的端面上且位于固定座內(nèi)設(shè)有的密封腔內(nèi)，密封接頭(711)固定連接于固定座的另一側(cè)，與扁平聲波發(fā)射換能器(78)連接的驅(qū)動電纜通過密封接頭(711)與外部信號源相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的海底冷泉天然氣滲漏流量原位超聲波測量系統(tǒng)，其特征在于，所述二個聲波分路機(jī)構(gòu)分別固定于第二一圓環(huán)(621)和第二二圓環(huán)(622)，所述扁平接收換能器(8)為二個，該二個扁平接收換能器(8)分別密封設(shè)置于固定于第二一圓環(huán)(621)上的第一扁平接收換能器固定座(81)和固定于第二二圓環(huán)(622)的第二扁平接收換能器固定座(82)中，且二個扁平接收換能器(8)與二個聲波分路機(jī)構(gòu)相對應(yīng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的海底冷泉天然氣滲漏流量原位超聲波測量系統(tǒng)，其特征在于，所述聲波探針(9)為四個，所述四個聲波探針(9)兩兩設(shè)置，并分別通過聲波探針固定座(91)固定于第二一圓環(huán)(621)和第二二圓環(huán)(622)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海底冷泉天然氣滲漏流量原位超聲波測量系統(tǒng)，其特征在于，所述下氣泡破碎裝置(4)包括支架組件、動力傳遞與氣泡破碎組件、以及蜂窩芯板(49)，其中，所述支架組件包括由下至上依次設(shè)置的下支架(41)、支撐板(410)、蜂窩芯板安裝板(47 )、上支架(48 )，所述動力傳遞與氣泡破碎組件包括支撐環(huán)(411)、葉輪軸(42 )、葉輪(43)、以及氣泡切刀(44)，蜂窩芯板(49)安裝于蜂窩芯板安裝板(47)內(nèi)，支撐板(410)固定于支撐環(huán)(411)的外側(cè)，葉輪軸(42)穿于支撐環(huán)(411)中，且其下端固定連接的葉輪(43)位于下支架(41)設(shè)有的下中心穿孔內(nèi)，其上端固定連接的氣泡切刀(44)位于上支架(48)設(shè)有的上中心穿孔內(nèi)，所述葉輪(43)和氣泡切刀(44)均與葉輪軸(42)同軸，支撐環(huán)(411)的上、下兩側(cè)分別設(shè)有固定于葉輪軸(42)上的上擋塊(45)和下?lián)鯄K(46)，所述上擋塊(45 )和下?lián)鯄K(46 )均與葉輪軸(42 )同軸。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海底冷泉天然氣滲漏流量原位超聲波測量系統(tǒng)，其特征在于，上氣泡破碎裝置(5)包括至少二個氣泡擋板(51)以及氣泡隔板(52)，所述至少二個氣泡擋板(51)沿氣泡上升的方向由下至上依次設(shè)置，每個氣泡擋板(51)上設(shè)有用于對上升氣泡進(jìn)行分割的圓孔(511)，每個氣泡擋板(51)的圓孔(511)半徑相等，沿均勻破碎裝置的高度方向圓孔(511)數(shù)量遞增且半徑遞減；用于阻止所述上升氣泡進(jìn)行分割后的氣泡再次融合的氣泡隔板(52)設(shè)置于相 鄰二個氣泡擋板(51)之間。
【文檔編號】G01F1/66GK103776499SQ201410045178
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年2月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月7日
【發(fā)明者】邸鵬飛, 龍建軍, 龍達(dá)鑫, 陳琳瑩, 馮東, 陳多福 申請人:中國科學(xué)院南海海洋研究所, 廣東工業(yè)大學(xué)