專利名稱：一種正極性脈沖放電的多電極發(fā)射陣的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于脈沖放電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種正極性脈沖放電的多電極發(fā)射陣。
背景技術(shù)：
電火花震源是最早應(yīng)用于海洋地震勘探的非炸藥震源之一，其基本過程是電容儲能通過水中高壓脈沖放電的機械效應(yīng)產(chǎn)生強脈沖聲波。1956年Knott和Hersey通過簡單的電容儲能向水中電極放電,產(chǎn)生脈沖壓力波可以穿透海底數(shù)百米地層，同時通過拖曳形式得到了連續(xù)的地層剖面。1957年，AlpineGeophysical公司開發(fā)了第一套電火花震源系統(tǒng)。此后的數(shù)十年電火花震源發(fā)展迅猛，先后有EG&G、Fairfield、Aquatronics等公司開發(fā)不同能量等級的系統(tǒng)。目前，電火花震源主要用在海洋高分辨率淺地層地震勘探，尤其是海洋工程地質(zhì)勘探，電火花震源是必不可少的地質(zhì)勘探工具。國外已成熟應(yīng)用的產(chǎn)品主要有荷蘭GEO-Spark、法國SIG和英國AppliedAcoustic等公司的，國內(nèi)的產(chǎn)品主要是浙江大學(xué)研發(fā)的等離子體震源。以上電火花震源產(chǎn)品都由脈沖電源、傳輸纜和發(fā)射陣三個部分構(gòu)成。其中，脈沖電源主要起到壓縮電能，輸出強流脈沖的作用，傳輸纜主要傳輸電能，發(fā)射陣起到電聲能量轉(zhuǎn)化的作用，將脈沖電能轉(zhuǎn)化為脈沖聲波，即為換能器。而目前電火花震源采用的發(fā)射陣都為多電極結(jié)構(gòu)。不同產(chǎn)品的發(fā)射陣結(jié)構(gòu)不同，同時放電的極性也有不同，一般采用正極性放電或負極性放電。荷蘭GEO-Spark公司采用平面陣結(jié)構(gòu)(如圖1所示)，所有發(fā)射電極都向下排列，框架為不銹鋼，框架兩側(cè)帶有浮球，采用負極性放電。這種發(fā)射陣的優(yōu)點是電極損耗很小，使用壽命在5年以上，缺點是負極性放電的能量效率比正極性放電低，此外這種結(jié)構(gòu)笨重，對拖曳纜的抗拉能力要求較高。法國SIG公司采用的是類似于魚骨刺的結(jié)構(gòu)(如圖2所示)，發(fā)射電極朝向兩側(cè)，無框架，結(jié)構(gòu)簡單，放電極性為正極性。這種發(fā)射陣的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)輕巧，對拖曳纜的抗拉能力要求小，缺點是正極性放電的電極損耗很大，使用壽命在I年以下。英國Applied Acoustic公司采用的是刷子結(jié)構(gòu)(如圖3所示)，發(fā)射電極捆綁在一起，方向朝后，放電極性也為正極性，因此壽命較短，此外這種結(jié)構(gòu)可視為點源，發(fā)射無指向性，向下發(fā)射的能量效率較低。以上3種發(fā)射陣都是單極性的，由于海水中大量氯離子的作用，正極性輸出條件下多電極發(fā)射陣的放電電極很容易被腐蝕，壽命很短；而在負極性輸出條件下則不存在這種情況，放電電極基本無損，壽命很長。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)缺陷，本實用新型提供了一種正極性脈沖放電的多電極發(fā)射陣，能夠在正極性輸出條件下，延長放電電極的壽命。[0010]一種正極性脈沖放電的多電極發(fā)射陣，包括:固定框架、接線柱和兩組發(fā)射極，每組發(fā)射極由多個發(fā)射電極并排組成，所有發(fā)射電極均設(shè)于固定框架上，所述的接線柱位于固定框架的一側(cè)；所述的發(fā)射電極由銅芯和包裹銅芯的絕緣層組成；銅芯的一端為發(fā)射電極的發(fā)射頭，另一端通過連接線與接線柱的低壓端子相連；所述的固定框架通過連接線與接線柱的高壓端子相連。兩組發(fā)射極中的發(fā)射電極共用一條連接線與接線柱的低壓端子相連。一組發(fā)射極中發(fā)射電極的發(fā)射頭與另一組發(fā)射極中發(fā)射電極的發(fā)射頭指向相反。所述的固定框架為由三根橫向固定管和兩根縱向支撐管相互連接組成的一具有兩組框格的框架，每組框格為由兩根橫向固定管和兩根縱向支撐管圍成的矩形結(jié)構(gòu)。兩組框格共用一根橫向固定管，該公共橫向固定管的兩側(cè)分別固定所述的兩組發(fā)射極。兩組發(fā)射極的公共連接線設(shè)置于所述的公共橫向固定管，公共連接線穿出公共橫向固定管的一端后與接線柱的低壓端子相連；其余兩根橫向固定管通過連接線與接線柱的高壓端子相連。優(yōu)選地，所述的固定框架的另一側(cè)安裝有平衡尾翼；能夠使發(fā)射陣拖曳時保持水平平衡。所述的固定框架懸浮于水中。所述的絕緣層采用聚氨酯或其他絕緣材料。所述的橫向固定管、縱向支撐管以及平衡尾翼采用不銹鋼材質(zhì)或者硬質(zhì)塑料材質(zhì)。所述的接線柱為防水密封結(jié)構(gòu)且具有一高壓端子和一低壓端子，高低壓兩端子間加載高壓脈沖電源；接線柱可為中空，也可用絕緣介質(zhì)澆注。每組發(fā)射極的發(fā)射電極數(shù)量由高壓脈沖能量決定。產(chǎn)生水中高壓脈沖放電最主要的條件是放電電極尖端具有很高的電場強度和電流密度，這與電極所具有的電勢無關(guān)，只取決于電極與水的接觸面積和水的電導(dǎo)率。接觸面積越小，電導(dǎo)率越高，則在相同的能量條件下，放電現(xiàn)象越明顯，產(chǎn)生的沖擊波越強。本實用新型單極性脈沖放電是將放電電極連接到脈沖電源的低壓輸出端，且放電電極只尖端裸露在水中，而脈沖電源的高壓輸出端連接在發(fā)射陣金屬框架或大面積裸露在水中的金屬塊上，輸入為正極性高壓脈沖。故本實用新型通過改進多電極發(fā)射陣的結(jié)構(gòu)，在正極性輸出條件下，將正極性高壓脈沖直接作用在框架上，使得作為低壓側(cè)的放電電極的壽命得到延長，實現(xiàn)基本無損。

圖1為荷蘭GEO-Spark公司的發(fā)射陣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為法國SIG公司的發(fā)射陣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為英國Applied Acoustic公司的發(fā)射陣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本實用新型發(fā)射陣的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為了更為具體地描述本實用新型，
以下結(jié)合附圖及具體實施方式
對本實用新型的技術(shù)方案進行詳細說明。如圖4所示，一種正極性脈沖放電的多電極發(fā)射陣，包括:固定框架3、接線柱2、平衡尾翼4和兩組發(fā)射極，每組發(fā)射極由多個發(fā)射電極I并排組成，所有發(fā)射電極I均設(shè)于固定框架3上，接線柱2位于固定框架3的左側(cè)，平衡尾翼4安裝于固定框架3右側(cè)，固定框架3懸浮于水中。發(fā)射電極I由耐高壓的銅芯和包裹銅芯的絕緣層組成；銅芯的一端為發(fā)射電極I的發(fā)射頭，另一端通過連接線與接線柱2的低壓端子相連；銅芯直徑為0.5_，絕緣層采用聚氨酯，厚度約為2mm。固定框架3為由三根橫向固定管和兩根縱向支撐管相互連接組成的一具有兩組框格的框架，每組框格為由兩根橫向固定管和兩根縱向支撐管圍成的矩形結(jié)構(gòu)；兩組框格共用一根橫向固定管，該公共橫向固定管的兩側(cè)分別固定兩組發(fā)射極；一組發(fā)射極中發(fā)射電極I的發(fā)射頭與另一組發(fā)射極中發(fā)射電極I的發(fā)射頭指向相反。兩組發(fā)射極中的發(fā)射電極共用一條連接線與接線柱的低壓端子相連，連接線采用同軸傳輸線，內(nèi)外導(dǎo)體都為200股直徑0.3mm的漆包線。兩組發(fā)射極的公共連接線設(shè)置于公共橫向固定管，公共連接線穿出公共橫向固定管的一端后與接線柱的低壓端子相連；其余兩根橫向固定管通過連接線與接線柱的高壓端子相連。縱向支撐管和平衡尾翼4采用304不銹鋼材質(zhì)，橫向固定管采用PVC管；公共橫向固定管兩側(cè)開口，內(nèi)置長度略小于PVC管的銅帶，銅帶上焊上發(fā)射電極1，銅帶的一端通過連接線與接線柱2的低壓端子相連，最后用環(huán)氧樹脂對PVC管內(nèi)部進行澆注，將銅帶及其上的焊接點全部密封。接線柱2為圓柱形的防水密封結(jié)構(gòu)，采用304不銹鋼材質(zhì)并用環(huán)氧樹脂澆注，其具有一高壓端子和一低壓端子，高低壓兩端子間加載高壓脈沖電源。
權(quán)利要求1.一種正極性脈沖放電的多電極發(fā)射陣，其特征在于，包括:固定框架、接線柱和兩組發(fā)射極，每組發(fā)射極由多個發(fā)射電極并排組成，所有發(fā)射電極均設(shè)于固定框架上，所述的接線柱位于固定框架的一側(cè)； 所述的發(fā)射電極由銅芯和包裹銅芯的絕緣層組成；銅芯的一端為發(fā)射電極的發(fā)射頭，另一端通過連接線與接線柱的低壓端子相連；所述的固定框架通過連接線與接線柱的高壓端子相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多電極發(fā)射陣，其特征在于:兩組發(fā)射極中的發(fā)射電極共用一條連接線與接線柱的低壓端子相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多電極發(fā)射陣，其特征在于:一組發(fā)射極中發(fā)射電極的發(fā)射頭與另一組發(fā)射極中發(fā)射電極的發(fā)射頭指向相反。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多電極發(fā)射陣，其特征在于:所述的固定框架為由三根橫向固定管和兩根縱向支撐管相互連接組成的一具有兩組框格的框架，每組框格為由兩根橫向固定管和兩根縱向支撐管圍成的矩形結(jié)構(gòu)；兩組框格共用一根橫向固定管，該公共橫向固定管的兩側(cè)分別固定所述的兩組發(fā)射極。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多電極發(fā)射陣，其特征在于:所述的固定框架為由三根橫向固定管和兩根縱向支撐管相互連接組成的一具有兩組框格的框架，每組框格為由兩根橫向固定管和兩根縱向支撐管圍成的矩形結(jié)構(gòu)；兩組框格共用一根橫向固定管，該公共橫向固定管的兩側(cè)分別固定所述的兩組發(fā)射極。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多電極發(fā)射陣，其特征在于:兩組發(fā)射極的公共連接線設(shè)置于所述的公共橫向固定管 ，公共連接線穿出公共橫向固定管的一端后與接線柱的低壓端子相連；其余兩根橫向固定管通過連接線與接線柱的高壓端子相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6任一權(quán)利要求所述的多電極發(fā)射陣，其特征在于:所述的固定框架的另一側(cè)安裝有平衡尾翼。
專利摘要本實用新型公開了一種正極性脈沖放電的多電極發(fā)射陣，包括固定框架、接線柱和兩組發(fā)射極，每組發(fā)射極由多個發(fā)射電極并排組成，所有發(fā)射電極均設(shè)于固定框架上；發(fā)射電極由銅芯和包裹銅芯的絕緣層組成；銅芯的一端為發(fā)射電極的發(fā)射頭，另一端通過連接線與接線柱的低壓端子相連；固定框架通過連接線與接線柱的高壓端子相連。本實用新型將放電電極連接到脈沖電源的低壓輸出端，而脈沖電源的高壓輸出端連接在發(fā)射陣金屬框架上，輸入為正極性高壓脈沖，使得作為低壓側(cè)的放電電極的壽命得到延長，實現(xiàn)基本無損。
文檔編號G01V1/157GK202975346SQ20122070113
公開日2013年6月5日 申請日期2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月17日
發(fā)明者黃逸凡, 嚴輝, 閆克平 申請人:浙江大學(xué)