一种基于海底原位回声探测的气体羽状流通量测量装置

专利摘要:
本实用新型属于天然气水合物探测技术领域，公开了一种基于海底原位回声探测的气体羽状流通量测量装置，连接台中间位置固定有角度调节座，角度调节座上侧固定有探测杆；探测杆上侧固定有分离式声呐探头，探测杆上端固定有水下摄像机；连接台上侧固定有供电模块、声波收发装置和声波信息存储装置。本实用新型采用了可旋转式探测杆，提高了装置的适用性；采用了分离式声呐探头，有利于气体羽状流界面在声波图像上的显示，提高了通量测量的准确度；采用了带有LED射灯的摄像头，与回声探测相结合，有利于提高气体羽状流探测的效率和速度；本装置可以设置在搭建好的海底平台之上，稳定性强。
公开号:CN214334779U
申请号:CN202120138716.3U
申请日:2021-01-19
公开日:2021-10-01
发明作者:宋浩然；陈江欣；邱雨轩；孙腾辉；卢艳艳；童思友
申请人:Ocean University of China；
IPC主号:G01N29-02

专利说明:
[n0001] 本实用新型属于天然气水合物探测技术领域，尤其涉及一种基于海底原位回声探测的气体羽状流通量测量装置。
[n0002] 目前，海洋中蕴藏着丰富的资源矿产，而位于海底的天然气水合物便是其中非常重要的一种。天然气水合物的发现让解决未来人类发展的资源问题有了方向，可以说如果一个国家有了对天然气的掌控，那它的发展将是跨越性的。海洋中存在着无以数计的天然气水合物储存，而要想发现这些天然气水合物，就要通过它的存在产生的特殊现象下手，冷泉的探测就是其中及其重要的一个方面。此外冷泉活动也会导致大气中和海水中的甲烷含量增加，从而会对全球的环境和气候产生不利影响。因此对海底冷泉活动的探测对资源开发和环境保护有着重要的意义。
[n0003] 现阶段对海底甲烷气体羽状流气体通量的探测主要是通过涡轮渗透帐篷流量计探测的方式。这种方式大多只能实现对单个海底甲烷羽状流通量的准确探测，这种方式的探测效率较低。考虑到海水和甲烷气存在较大的声阻抗差异，声波在海底遇到气泡时会产生强烈的散射过程，进而产生反射声波，利用声学回声探测的方式可以实现远程对气体羽状流的通量测量。
[n0004] 通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现阶段对海底甲烷气体羽状流气体通量的探测设备在使用过程中，探测海底羽状流效率低、范围小。
[n0005] 解决以上问题及缺陷的难度为：要想实现对海底甲烷气体羽状流大范围、持续性测量，则必然需要一个在海底可稳定放置的且可调节的测量设备，而设备在海底收到的海水压力是巨大的，要想完成这种稳定可调节的测量就必须有一个稳定的支撑设备。
[n0006] 解决以上问题及缺陷的意义为：如果上述缺陷得到解决，那对天然气水合物的探测效率将会得到巨大的提升，而对气体羽状流的长期稳定探测将会提高施工人员对天然气水合物储量的判断的精确程度，而这将会大大降低我们施工的失误率，进而降低成本。
[n0007] 为了解决现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种基于海底原位回声探测的气体羽状流通量测量装置。
[n0008] 本实用新型是这样实现的，一种基于海底原位回声探测的气体羽状流通量测量装置，所述基于海底原位回声探测的气体羽状流通量测量装置设置有连接台；
[n0009] 连接台中间位置固定有角度调节座，角度调节座上侧固定有探测杆；探测杆上侧固定有分离式声呐探头，探测杆上端固定有水下摄像机；
[n0010] 连接台上侧固定有供电模块、声波收发装置和声波信息存储装置。
[n0011] 进一步，所述探测杆通过伸缩调节杆支撑在连接台上，连接台与海底观测平台相连。
[n0012] 进一步，所述水下摄像机上设置有LED射灯。
[n0013] 进一步，所述声波信息存储装置与声波收发装置通过数据线相连。
[n0014] 进一步，所述声波收发装置设置有发射机，发射机通过数据线与分离式声呐探头连接，分离式声呐探头通过数据线与接收机连接；
[n0015] 接收机通过数据线与信号处理机连接，信号处理机通过数据线与声波信息存储装置连接。
[n0016] 进一步，所述发射机和接收机分别通过导线与供电模块连接。
[n0017] 进一步，所述供电模块包括电源和电源控制单元，电源与电源控制单元相连接。
[n0018] 进一步，所述角度调节座设置有角度调节座外壳，角度调节座外壳上安装有转动轴承座；
[n0019] 转动轴承座上安装有承重杆，承重杆上安装有探测杆。
[n0020] 进一步，所述探测杆套接有转动盘，转动盘与伸缩调节杆连接。
[n0021] 进一步，所述转动盘上设置有角度控制块，角度控制块与探测杆内壁接触。
[n0022] 结合上述的所有技术方案，本实用新型所具备的优点及积极效果为：
[n0023] 本实用新型采用了可旋转式探测杆，提高了装置的适用性；采用了分离式声呐探头，有利于气体羽状流界面在声波图像上的显示，提高了通量测量的准确度；采用了带有LED射灯的摄像头，与回声探测相结合，有利于提高气体羽状流探测的效率和速度；本装置可以设置在搭建好的海底平台之上，稳定性强。
[n0024] 本实用新型中探测杆通过伸缩调节杆支撑在连接台上，连接台与海底观测平台相连，水下摄像机上设置有LED射灯，水下摄像机可进行360度旋转。
[n0025] 本实用新型中声波信息存储装置与声波收发装置通过数据线相连，用以对数据的储存。
[n0026] 本实用新型中发射机通过远程接受指令生成发射信号，通过传输装置传输给所述的分离式声呐探头，由发射机激发声源，声波经反射后由接收机接收，声信号经探头接收后转换为电信号，后经传输线通过接收机输入到信号处理机中，信号处理机将根据声波强度的高低形成灰度像素并提取位置、形状、高度、强度等特征参数，结合水体回声反射图像处理技术处理特征参数，将电信号转换为逸出气泡的图像，随后将图像信息存入声波信息储存装置中。
[n0027] 本实用新型中发射机和接收机分别通过导线与供电模块连接，为发射机和接收机提供电能。
[n0028] 本实用新型中供电模块包括电源和电源控制单元，电源与电源控制单元相连接，为相应的器件进行供电。
[n0029] 本实用新型中角度调节座设置有角度调节座外壳，角度调节座外壳上安装有转动轴承座；转动轴承座上安装有承重杆，承重杆上安装有探测杆。
[n0030] 本实用新型中探测杆套接有转动盘，转动盘与伸缩调节杆连接，伸缩调节杆通过伸缩长度来带动探测杆，探测杆受力后依托于承重杆，在转动轴承座的承接作用下进行角度的调整。伸缩调节杆在伸缩时，其顶端会在转动盘的作用下在探测杆上，上下浮动来保证探测杆的前后摆动。
[n0031] 本实用新型中转动盘上设置有角度控制块，角度控制块与探测杆内壁接触，角度控制块通过卡住探测杆内壁来控制转盘的上下滑动距离以保持仪器的稳定性。
[n0032] 为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
[n0033] 图1是本实用新型实施例提供的基于海底原位回声探测的气体羽状流通量测量装置结构示意图。
[n0034] 图2是本实用新型实施例提供的声波收发装置结构示意图。
[n0035] 图3是本实用新型实施例提供的角度调节座结构示意图。
[n0036] 图4是本实用新型实施例提供的角度调节原理示意图。
[n0037] 图5是本实用新型实施例提供的发射机示意图。
[n0038] 图6是本实用新型实施例提供的接收机示意图。
[n0039] 图中：1、连接台；2、角度调节座；3、声波收发装置；4、水下摄像机；5、分离式声呐探头；6、声波信息存储装置；7、供电模块；8、探测杆；9、伸缩调节杆；10、发射机；11、接收机；12、信号处理机；13、承重杆；14、转动轴；15、角度调节座外壳；16、角度控制块；17、转动盘；18、接收换能器；19、滤波器；20、信号放大器；21、数据采集器；22、电信号接收器；23、功率放大器；24、电声换能器。
[n0040] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[n0041] 针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种基于海底原位回声探测的气体羽状流通量测量装置，下面结合附图对本实用新型作详细的描述。
[n0042] 如图1所示，为了对海底气体羽状流通量进行测量；本实用新型中连接台1上侧固定有供电模块7、声波收发装置3和声波信息存储装置6，连接台1中间位置固定有角度调节座2，角度调节座2上侧固定有探测杆8，探测杆8上侧固定有分离式声呐探头5，分离式声呐探头5可以实现自激自收或者激发接收分离式声波探测。
[n0043] 探测杆8上端固定有水下摄像机4，水下摄像机4上设置有LED射灯，水下摄像机4可进行360度旋转；探测杆8通过伸缩调节杆9支撑在连接台1上，声波信息存储装置6与声波收发装置3通过数据线相连。其中，连接台1与海底观测平台相连。
[n0044] 如图2所示，本实用新型实施例提供的声波收发装置3包括：发射机10、接收机11、信号处理机12。发射机10和接收机11分别通过导线与供电模块7连接，发射机10通过数据线与分离式声呐探头5连接，分离式声呐探头5通过数据线与接收机11连接，接收机11通过数据线与信号处理机12连接，信号处理机12通过数据线与声波信息存储装置6连接。其中，供电模块7包括电源和电源控制单元(开关)相连，所述声波信息存储装置采用5TB BackupPlus移动硬盘。
[n0045] 如图5所示，所述的发射机包括电信号接收器22、功率放大器23以及电声换能器24，所述的电信号接收器22接受认为发送的电信号，所述功率放大器23用来放大发射信号的功率，电声换能器24将电信号转换为声信号。
[n0046] 如图6所示,所述的接收机包括接收换能器18、滤波器19、信号放大器20以及数据采集器21。所述接收换能器18将接收的声信号转换为电信号，所述的滤波器19对电信号进行滤波，所述的信号放大器20对滤波后的电信号进行放大，所述的数据采集器21将放大后的电信号转换为数字电信号。
[n0047] 电源开始工作，发射机10通过远程接受指令生成发射信号，通过传输装置传输给所述的分离式声呐探头5，由发射机10激发声源，声波经反射后由接收机11接收，声信号经探头接收后转换为电信号，后经传输线通过接收机11输入到信号处理机12中，信号处理机12将对接收到的数字电信号进行简单的分类整理处理，并将记录文件存入声波信息储存装置中，以供后期回收设备进行数据统一处理。
[n0048] 如图3-图4所示，本实用新型实施例提供的角度调节座包括：探测杆8、伸缩调节杆9、承重杆13、转动轴承座、角度调节座外壳15、角度控制块16、转动盘17。
[n0049] 角度调节座设置有角度调节座外壳15，角度调节座外壳15上安装有转动轴承座；转动轴承座上安装有承重杆13，承重杆13上安装有探测杆8。
[n0050] 探测杆8套接有转动盘17，转动盘17与伸缩调节杆9连接；转动盘17上设置有角度控制块16，角度控制块16与探测杆8内壁接触，角度控制块16通过卡住探测杆8内壁来控制转盘的上下滑动距离以保持仪器的稳定性。伸缩调节杆9通过伸缩长度来带动探测杆8，探测杆8受力后依托于承重杆13，在转动轴承座的承接作用下进行角度的调整。伸缩调节杆9在伸缩时，其顶端会在转动盘17的作用下在探测杆上，上下浮动来保证探测杆的前后摆动。
[n0051] 本实用新型的工作原理为：伸缩调节杆9通过伸缩长度来带动探测杆8，探测杆8受力后依托于承重杆13，在转动轴14的承接作用下进行角度的调整。
[n0052] 电源开始工作，发射机10通过远程接受指令生成发射信号，通过传输装置传输给所述的分离式声呐探头5，由发射机10激发声源，声波经反射后由接收机11接收，声信号经探头接收后转换为电信号，后经传输线通过接收机11输入到信号处理机12中，信号处理机12将对接收到的数字电信号进行简单的分类整理处理，并将记录文件存入声波信息储存装置中，以供后期回收设备进行数据统一处理。
[n0053] 分离式声呐探头5可升级为可滑动式分离声呐探头，可以通过上下滑动改变两个声呐探头之间的距离，以此来调节发射点与接收点之间的位置关系，可以根据实际情况建立更加合适的观测系统。
[n0054] 在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[n0055] 以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

权利要求:
Claims (10)
[0001] 1.一种基于海底原位回声探测的气体羽状流通量测量装置，其特征在于，所述基于海底原位回声探测的气体羽状流通量测量装置设置有：
连接台；
连接台中间位置固定有角度调节座，角度调节座上侧固定有探测杆；探测杆上侧固定有分离式声呐探头，探测杆上端固定有水下摄像机；
连接台上侧固定有供电模块、声波收发装置和声波信息存储装置。
[0002] 2.如权利要求1所述基于海底原位回声探测的气体羽状流通量测量装置，其特征在于，所述探测杆通过伸缩调节杆支撑在连接台上，连接台与海底观测平台相连。
[0003] 3.如权利要求1所述基于海底原位回声探测的气体羽状流通量测量装置，其特征在于，所述水下摄像机上设置有LED射灯。
[0004] 4.如权利要求1所述基于海底原位回声探测的气体羽状流通量测量装置，其特征在于，所述声波信息存储装置与声波收发装置通过数据线相连。
[0005] 5.如权利要求1所述基于海底原位回声探测的气体羽状流通量测量装置，其特征在于，所述声波收发装置设置有发射机，发射机通过数据线与分离式声呐探头连接，分离式声呐探头通过数据线与接收机连接；
接收机通过数据线与信号处理机连接，信号处理机通过数据线与声波信息存储装置连接。
[0006] 6.如权利要求5所述基于海底原位回声探测的气体羽状流通量测量装置，其特征在于，所述发射机和接收机分别通过导线与供电模块连接。
[0007] 7.如权利要求1所述基于海底原位回声探测的气体羽状流通量测量装置，其特征在于，所述供电模块包括电源和电源控制单元，电源与电源控制单元相连接。
[0008] 8.如权利要求1所述基于海底原位回声探测的气体羽状流通量测量装置，其特征在于，所述角度调节座设置有角度调节座外壳，角度调节座外壳上安装有转动轴承座；
转动轴承座上安装有承重杆，承重杆上安装有探测杆。
[0009] 9.如权利要求8所述基于海底原位回声探测的气体羽状流通量测量装置，其特征在于，所述探测杆套接有转动盘，转动盘与伸缩调节杆连接。
[0010] 10.如权利要求9所述基于海底原位回声探测的气体羽状流通量测量装置，其特征在于，所述转动盘上设置有角度控制块，角度控制块与探测杆内壁接触。

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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