[发明专利]基于声速的水下气泡密度测定装置及其测定方法

权利要求书

1.一种基于声速的水下气泡密度测定装置，包括电源模块，其特征在于，还包括：

测定装置，与电源模块电连接；

排水装置，与电源模块电连接；

高压冲洗装置，与电源模块电连接；

控制模块，与电源模块电连接；

通信模块，与电源模块电连接；

气体补偿装置，与排水装置拧接；

发电模块，与电源模块电连接；

传感器模块，与控制模块电连接；

测定装置包括：

外部圆筒，与排水装置、高压冲洗装置和气体补偿装置拧接；

内壁消声层，与外部圆筒粘合；

两个信号发生器，分别安装在对比仓和测定仓内，与控制模块电连接；

对比仓，与高压冲洗装置拧接；

测定仓，与高压冲洗装置拧接；

两个接受水听器，分别安装在对比仓和测定仓内，与控制模块电连接；

所述的气体补偿装置包括：

气泵，与控制模块电连接；

高压气囊，与常压气囊拧接；

常压气囊，与排水装置连接；

电控阀门，与控制模块电连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于声速的水下气泡密度测定装置，其特征在于，所述的排水装置包括：

排水电磁门，与控制模块电连接；

推动活塞，与控制模块电连接；

排气管，与气体补偿装置套接；

抽水口，与测定装置套接。

3.根据权利要求1所述的一种基于声速的水下气泡密度测定装置，其特征在于，所述的高压冲洗装置包括：

箱体，与测定装置拧接；

冲洗喷头，与控制模块电连接；

加压泵，与控制模块电连接；

抽水泵，与控制模块电连接；

转向装置，与控制模块电连接；

滤砂网，安装在箱体内。

4.根据权利要求1所述的一种基于声速的水下气泡密度测定装置，其特征在于，所述的发电模块包括：

发电机，与发电电路电连接；

发电扇，与发电机连接；

蓄电池，与电源模块电连接；

发电电路，与蓄电池电连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于声速的水下气泡密度测定装置，其特征在于，所述的传感器模块包括：

1号气压力传感器，与控制模块电连接；

2号气压力传感器，与控制模块电连接；

水下摄像头，与控制模块电连接；

水流流向流速传感器，与控制模块电连接。

6.一种基于声速的水下气泡密度测定装置的测定方法，适用于如权利要求1所述的一种基于声速的水下气泡密度测定装置，其特征在于，包括以下步骤：

S1：初始化，气体补偿装置充气，对比仓中装入无气泡的待测水的样本，将水下气泡密度测定装置投放水中；

S2：开始测试时，发电模块停止工作；

S3：打开测定仓进水口，让水进入；

S4：静置30分钟后，关闭进水口，信号发生器发出脉冲信号；

S5：采集两个接受水听器接收到脉冲信号的时间，通过差值计算，算出水下气泡密度密度；

S6：测量完成后，排水装置将测定装置中的水排出，判断连续测量次数是否够5次，如果够，跳转S7，如果不够，跳转S3；

S7：取5次测量结果，剔除大偏差数据，然后取剩余数据平均值作为测试结果；

S8：清洗测定装置，打开发电模块，开始发电工作。

7.根据权利要求6所述的一种基于声速的水下气泡密度测定装置的测定方法，其特征在于，所述的S5的计算原理为：

信号发生器发出信号的时间作为信号起始时间参照，从而可以分别计算出两个仓室内的脉冲到达时间差ΔT，根据C=L/ΔT，可以计算出无气泡水和有气泡水在相同的温度下的传播声速C1和C2，其声速差ΔC则主要由有气泡水中的气泡密度所确定，其中L为信号发生器与接收水听器之间的间距；

U=KΔC

式中U表示水中的含气率，即单位体积水体内含有气体的百分比，K为与深度有关的常数，因此根据测算得到的声速差ΔC即可计算得到气泡的密度。