测量海底冷泉天然气渗漏气泡上浮速度的声波分路器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了测量海底冷泉天然气渗漏气泡上浮速度的声波分路器，其包括声波分路器本体、固定座传声段、扁平声波发射换能器、固定座以及密封接头，声波分路器本体包括端部以及至少二个声波分路机构，至少二个声波分路机构的结构均相同，每个声波分路机构上均安装一第一声波反射板，且在至少二个声波分路机构之间设有一第二声波反射板，固定座传声段的两端分别与所述端部的另一侧以及固定座的一侧固定连接，扁平声波发射换能器安装于固定座传声段的端面上且位于固定座内设有的密封腔内，密封接头固定连接于固定座的另一侧。本发明通过声波分路器本体形成的声波穿透进入测量通道中均匀分布的气泡，用于测量海底冷泉天然气渗漏气泡上浮速度。
【专利说明】测量海底冷泉天然气渗漏气泡上浮速度的声波分路器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种测量海底冷泉天然气渗漏气泡上浮速度的声波分路器，其目的是将上升的气泡分割成大小相等且分布均匀的小气泡，为获得声阻抗分布均匀的气泡-海水两相流，它是海底冷泉天然气渗漏流量原位超声波测量系统的重要部件。
【背景技术】
[0002]海底冷泉天然气渗漏流量原位测量装置是近十几年国外研究发展的一项新技术，国际上该领域的研究正在如火如荼的进行着。美国将深海技术作为本国海洋领域优先资助的高科技项目。1998年路易斯安那州立大学海岸研究所Harry Roberts教授已经设计制造出海底冷泉流体观测装置，成功地观察了墨西哥湾Bush Hill的天然气渗漏系统。1999年由墨西哥湾天然气水合物研究联合会组织了 15所高校，5个联邦机构和数家私人公司，由密西西比大学牵头，开展了海底天然气水合物实时观测系统的研究，对墨西哥湾Mississippi Canyon Blockl 18进行了地球化学、微生物和地震观测。与此同时,加州大学圣塔芭芭拉分校采用所设计的海底冷泉观测装置对水合物脊和墨西哥湾等全球典型的天然气渗漏和天然气水合物发育区进行了观测。渗漏系统发育的水合物(渗漏型水合物)具有埋藏浅，易开采，价值高等特点。每年通过这种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IOTg(IO12g)每年。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。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种测量海底冷泉天然气渗漏气泡上浮速度的声波分路器，其通过声波分路器本体形成至少两路频谱特征、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，供外部换能器接收，用于测量海底冷泉天然气渗漏气泡上浮速度，结构简单，测量准确。
[0004]为实现以上目的，本发明采取的技术方案是:
[0005]测量海底冷泉天然气渗漏气泡上浮速度的声波分路器，其包括声波分路器本体、固定座传声段、扁平声波发射换能器、固定座以及密封接头，其中，声波分路器本体包括端部以及与所述端部一侧一体成型的至少二个声波分路机构，所述至少二个声波分路机构的结构均相同，每个声波分路机构上均安装一第一声波反射板，且在所述至少二个声波分路机构之间设有一第二声波反射板，固定座传声段的两端分别与所述端部的另一侧以及固定座的一侧固定连接，扁平声波发射换能器安装于固定座传声段的端面上且位于固定座内设有的密封腔内，密封接头固定连接于固定座的另一侧，与扁平声波发射换能器连接的驱动电缆通过密封接头与外部信号源相连接。
[0006]固定座的作用是在测量中对扁平声波发射换能器起密封作用；密封腔内填充吸音材料，吸收扁平声波发射换能器发出的干扰波；密封端盖上连接密封接头，密封接头的作用是连接驱动电缆，驱动扁平声波发射换能器发出一定频率的声波；固定座传声段的作用是传导扁平声波发射换能器发出的纵波进入声波分路器；第一声波反射板和第二声波反射板的作用是使分路后的声波沿设计好的路径传播；声波分路器本体是用于把声源产生的声波分成至少两路同源声波。
[0007]向上渗漏的海底冷泉天然气气泡通过特殊的测量通道，上浮的气泡在通道内先形成大小相等且分布均匀的小气泡，随后进入到超声波传感器测量通道，外部信号源通过驱动电缆与扁平声波发射换能器电性连接以使其发射出一定频率连续声波信号，通过声波分路器本体形成至少两路频谱特征、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，供外部换能器接收，用于测量海底冷泉天然气渗漏气泡上浮速度。
[0008]所述固定座传声段与端部通过锁紧螺钉和声波分路器垫铁的配合结构固定连接。
[0009]所述固定座包括固定座中段和密封端盖，所述固定座传声段远离声波分路器本体的一端设有一与固定座中段形状相匹配的连接板，所述密封端盖与连接板分别固定连接于固定座中段的两侧，密封接头的一端固定于密封端盖上，所述密封腔设置于固定座中段、或固定座中段和密封端盖之间，驱动电缆通过密封端盖并穿于密封接头内的驱动电缆通过密封端盖与扁平声波发射换能器连接。
[0010]所述固定座中段与密封端盖以及连接板之间均设有一环形密封垫。
[0011]所述密封接头的另一端通过一锥面螺母与一软管固定连接，所述软管与密封接头相连通。
[0012]所述密封腔内填充有吸音材料层。
[0013]所述第一声波反射板和第二声波反射板均为钢板。
[0014]所述第一声波反射板为方形。
[0015]所述声波分路机构为二个，所述第二声波反射板为锥形。
[0016]所述第二声波反射板通过支撑杆固定于声波分路器本体外部的固定板上。
[0017]本发明与现有技术相比，具有如下优点:本发明通过声波分路器本体形成至少两路频谱特征、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，供外部换能器接收，用于测量海底冷泉天然气渗漏气泡上浮速度。结构简单，测量准确。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明测量海底冷泉天然气渗漏气泡上浮速度的声波分路器的结构示意图；
[0019]图2为图1的剖视图；
[0020]图3为图1的分解结构示意图。[0021]其中:1、声波分路器本体；2、声波反射板；3、支撑杆；4、声波反射板；5、锁紧螺钉；
6、声波分路器垫铁；7、固定座传声段；8、扁平声波发射换能器；9、固定座中段；10、密封端盖；11、密封接头；12、锥面螺母；13、软管。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明的内容做进一步详细说明。
[0023]实施例:
[0024]请参阅图1-3所示，测量海底冷泉天然气渗漏气泡上浮速度的声波分路器由声源、声波分路器本体1、声波反射板组成；声源部分由固定座传声段7、扁平声波发射换能器
8、固定座中段9、密封端盖10、密封接头11组成；固定座传声段7通过螺钉与固定座中段9和密封端盖10相连接，在固定座传声段7的左端安装扁平声波换能器，密封端盖10与密封接头11相连接，尼龙结构的软管13通过锥面螺母12固定在密封接头11上。声波分路器本体I的端部通过锁紧螺钉5和声波分路器垫铁6与声源部分中的固定座传声段7相连接，方形钢材料的声波反射板2安装在声波分路器本体I中每个声波分路机构的一面，横截面为三角形的钢材料的声波反射板4通过支撑杆3设置于声波分路机构之间。本实施例中扁平声波发射换能器8左端安装驱动电缆，驱动电缆通过密封接头11以及软管13与外部信号源相连接。本实施例中固定座中段9通过密封圈与固定座传声段7和密封端盖10密封。本实施例中金属部分一般用采用耐海水腐蚀的316L不锈钢材料。
[0025]上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的保护范围中。
【权利要求】
1.测量海底冷泉天然气渗漏气泡上浮速度的声波分路器，其特征在于，其包括声波分路器本体(I)、固定座传声段(7)、扁平声波发射换能器(8)、固定座以及密封接头(11)，其中，声波分路器本体(I)包括端部以及与所述端部一侧一体成型的至少二个声波分路机构，所述至少二个声波分路机构的结构均相同，每个声波分路机构上均安装一第一声波反射板(2),且在所述至少二个声波分路机构之间设有一第二声波反射板(4),固定座传声段(7)的两端分别与所述端部的另一侧以及固定座的一侧固定连接，扁平声波发射换能器(8)安装于固定座传声段(7)的端面上且位于固定座内设有的密封腔内，密封接头(11)固定连接于固定座的另一侧，与扁平声波发射换能器(8)连接的驱动电缆通过密封接头(11)与外部信号源相连接。
2.根据权利要求1所述的测量海底冷泉天然气渗漏气泡上浮速度的声波分路器，其特征在于，所述固定座传声段(7)与端部通过锁紧螺钉(5)和声波分路器垫铁(6)的配合结构固定连接。
3.根据权利要求1所述的测量海底冷泉天然气渗漏气泡上浮速度的声波分路器，其特征在于，所述固定座包括固定座中段(9)和密封端盖(10)，所述固定座传声段(7)远离声波分路器本体(I)的一端设有一与固定座中段(9)形状相匹配的连接板，所述密封端盖(10)与连接板分别固定连接于固定座中段(9)的两侧，密封接头(11)的一端固定于密封端盖(10)上，所述密封腔设置于固定座中段(9)、或固定座中段(9)和密封端盖(10)之间，驱动电缆通过密封端盖(10)并穿于密封接头(11)内的驱动电缆通过密封端盖(10)与扁平声波发射换能器(8)连接。
4.根据权利要求3所述的测量海底冷泉天然气渗漏气泡上浮速度的声波分路器，其特征在于，所述固定座中段(9)与密封端盖(10)以及连接板之间均设有一环形密封垫。
5.根据权利要求3所述的测量海底冷泉天然气渗漏气泡上浮速度的声波分路器，其特征在于，所述密封接头(11)的另一端通过一锥面螺母(12)与一软管(13)固定连接，所述软管(13)与密封接头(11)相连通。
6.根据权利要求1-5任一项所述的测量海底冷泉天然气渗漏气泡上浮速度的声波分路器，其特征在于，所述密封腔内填充有吸音材料层。
7.根据权利要求1-5任一项所述的测量海底冷泉天然气渗漏气泡上浮速度的声波分路器，其特征在于，所述第一声波反射板(2)和第二声波反射板(4)均为钢板。
8.根据权利要求7所述的测量海底冷泉天然气渗漏气泡上浮速度的声波分路器，其特征在于，所述第一声波反射板(2)为方形。
9.根据权利要求7所述的测量海底冷泉天然气渗漏气泡上浮速度的声波分路器，其特征在于，所述声波分路机构为二个，所述第二声波反射板(4)为锥形。
10.根据权利要求9所述的测量海底冷泉天然气渗漏气泡上浮速度的声波分路器，其特征在于，所述第二声波反射板(4)通过支撑杆(3)固定于声波分路器本体(I)外部的固定板上。
【文档编号】G01F1/66GK103776500SQ201410045180
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年2月7日 优先权日:2014年2月7日
【发明者】龙建军, 邸鹏飞, 胡柳, 陈琳莹, 冯东, 陈多福 申请人:广东工业大学, 三亚深海科学与工程研究所