【摘要】：海底冷泉滲漏是海洋環(huán)境中廣泛分布的自然現(xiàn)象。海底冷泉活動及其伴隨的甲烷滲漏,不僅引發(fā)了復(fù)雜的海洋生物、地球化學(xué)循環(huán)和生態(tài)過程,而且在全球碳循環(huán)和氣候效應(yīng)研究中占重要地位；部分滲漏天然氣在適合的環(huán)境中將生存成天然氣水合物,儲存在水合物中的天然氣有可能成為未來能源。人類有必要對海底冷泉進行觀測,探測出海底冷泉天然氣的滲漏氣體流量。海底冷泉滲漏氣泡流速是測量海底冷泉滲漏氣體流量的主要參數(shù)。為了原位觀測冷泉活動及海底冷泉滲漏氣體流量,本文基于本課題組的測量前調(diào)整氣泡狀態(tài)并用透射聲波測量滲漏氣泡流量的方法,在開展了超聲測量截面含氣率和光學(xué)測量氣泡流速的實驗研究基礎(chǔ)上,提出一種新的方法測量海底冷泉滲漏氣泡流速,即利用超聲多普勒測量的原理和氣泡的二次多普勒效應(yīng),應(yīng)用超聲多普勒測速測量海底冷泉滲漏氣泡流速。本文介紹了超聲多普勒理論,聲波的反射和散射定律,以及FFT變換。為了初步驗證海底冷泉滲漏氣泡流速的超聲多普勒測量這一方法的正確性,根據(jù)超聲多普勒原理,聲波的反射和散射定律設(shè)計了一發(fā)一收式的超聲多普勒氣泡流速測量裝置,通過超聲多普勒頻移算出海底冷泉滲漏氣泡流速。然后在此基礎(chǔ)上進行改進,消除氣泡運動方向與超聲波束夾角的問題和測量結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,采取一發(fā)兩收的方式進行實驗研究。實驗利用實驗裝置模擬海底冷泉滲漏氣泡不同氣流量的的狀態(tài),在不同氣流量下利用超聲多普勒對海底冷泉滲漏氣泡流速進行測量,且利用多普勒裝置的擺動對三個位置的角度的數(shù)據(jù)進行測量,研究得出了海底冷泉滲漏氣泡流速與海底冷泉滲漏氣泡不同氣流量之間的關(guān)系,實驗得出海底冷泉滲漏氣泡不同氣流量對海底冷泉滲漏氣泡流速的影響規(guī)律和角度擺動對測量結(jié)果的影響。
【圖文】：

后用三個直徑為Ｉｃｍ的圓柱形作為氣泡出來的口子，每個出口兩兩位置水平相距逡逑１．５ｍ。調(diào)整在船瑪?shù)乃疃葹椋罚担椋�，以致產(chǎn)生長長的氣泡柱，并使超聲換能器發(fā)射逡逑器對準氣泡柱的中部進行實驗（如圖１－３）。這種方法是采用主動聲納的原理，利用逡逑氣泡柱反射回波的強度間接檢測海洋中的氣泡的流量，適合于流量充足、集中的場逡逑口邋０逡逑４逡逑

Ｆｉｇ．１－６邋Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ邋ａｃｏｕｓｔｉｃ邋ｍｅｔｈｏｄ邋ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ邋ｄｅｖｉｃｅ逡逑ＧｒｅｉｎｅｒｔＪｅｎｓ等ｉ２。ｉ（２００８）采用了由２１個單元組成、波束角為６３度、頻率１８０ｋＨｚ逡逑的聲陣列觀測海底冷泉滲漏（如圖１－７）。該聲陣列安裝在一個有視頻攝像導(dǎo)航的水逡逑下機器人上。使用時，機器人先安裝在吊倉中，吊倉從船上下放到海底后，機器人逡逑從吊倉釋放，，然后操縱機器人觀測海底冷泉滲漏情況。這種裝置主要用于海底冷泉逡逑n蚵┝轎植嫉牡韃欏Ａ髁繎樸沒夭ㄇ慷裙蘭�，由诱燏器日f淖頌浠嵊跋旎夭ㄥ義系那慷齲約傲魈晃榷ǖ齲髁坎飭課蟛釔�。辶x希峰義

本文編號：2550386