海底冷泉气体渗漏模拟观测系统设计与开发

由于海底冷泉声探测需要准确的气泡特征信息作为支撑,以真实海底冷泉气泡分布特征为依据,研制了控制精度高、功能全的海底冷泉气体渗漏模拟观测系统。通过模糊PID控制算法对气体流量进行精准控制,相比于常规控制方法流量误差率最高可降低1.5%,可以准确可控地模拟真实环境下的冷泉气泡;通过设计的以太网同步触发器驱动双相机同步拍摄,使拍摄同步误差范围降低1.1 ms,实现了对初始溢出阶段气泡形态的正交同步观测,能够为海底冷泉探测提供数据支持。

基于卷积神经网络的水中大尺寸气泡体积测定

由于大尺寸气泡在静止流场内受粘滞力和表面张力的作用,呈现出不规则的几何形状,导致按照常规计算方法推算出的气泡等效体积存在误差。为了降低大气泡体积计算的误差,通过高速相机捕获静止流场内的气泡,将经图像预处理后的气泡图像作为改进型卷积神经网络模型的输入,利用小气泡的二维投影面积和对应三维体积作为数据集对改进模型进行网络训练,训练后模型识别准确率高达98.87%。用训练后的网络模型预测不规则大尺寸气泡的三维体积,体积预测的准确率达94.76%。