[實(shí)用新型]一種雙極性脈沖放電的多電極發(fā)射陣

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220700308.3
• 申請(qǐng)日: 2012-12-17
• 公開（公告）號(hào): CN202975345U
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃逸凡;嚴(yán)輝;閆克平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G01V1/157
• 分類號(hào): G01V1/157
• 代理公司: 杭州天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于脈沖放電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙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(chǔ)能通過水中高壓脈沖放電的機(jī)械效應(yīng)產(chǎn)生強(qiáng)脈沖聲波。

1956年Knott和Hersey通過簡(jiǎn)單的電容儲(chǔ)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(shí)通過拖曳形式得到了連續(xù)的地層剖面。1957年，Alpine?Geophysical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(jí)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(guó)外已成熟應(yīng)用的產(chǎn)品主要有荷蘭GEO-Spark、法國(guó)SIG和英國(guó)Applied?Acoustic等公司的，國(guó)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(gè)部分構(gòu)成。其中，脈沖電源主要起到壓縮電能，輸出強(qiáng)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(shí)放電的極性也有不同，一般采用正極性放電或負(fù)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(fù)極性放電。這種發(fā)射陣的優(yōu)點(diǎn)是電極損耗很小，使用壽命在5年以上，缺點(diǎn)是負(fù)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(duì)拖曳纜的抗拉能力要求較高。

法國(guó)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(jiǎn)單，放電極性為正極性。這種發(fā)射陣的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)輕巧，對(duì)拖曳纜的抗拉能力要求小，缺點(diǎn)是正極性放電的電極損耗很大，使用壽命在1年以下。

英國(guó)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(diǎn)源，發(fā)射無指向性，向下發(fā)射的能量效率較低。

由于以上3種發(fā)射陣都是單極性的，需要與相應(yīng)的脈沖電源匹配，如正極性放電需采用正極性輸出的高壓脈沖電源，負(fù)極性放電需采用負(fù)極性輸出的高壓脈沖電源。高壓輸出通過傳輸線接到發(fā)射電極，低壓輸出接到發(fā)射陣的不銹鋼框架或者其他裸露在水里的金屬導(dǎo)體塊上。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)缺陷，本實(shí)用新型提供了一種雙極性脈沖放電的多電極發(fā)射陣，無需專門匹配脈沖電源的輸出極性，且能夠解決目前正極性放電發(fā)射陣的壽命問題，也能夠解決負(fù)極性放電發(fā)射陣能量效率較低，結(jié)構(gòu)笨重的問題。

一種雙極性脈沖放電的多電極發(fā)射陣，包括：固定框架、接線柱和2n組發(fā)射極，每組發(fā)射極由多個(gè)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)，n為大于0的自然數(shù)；

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相連；

所述的發(fā)射極中的發(fā)射電極共用一條連接線與接線柱對(duì)應(yīng)的端子相連；

2n組發(fā)射極分為n組正極性發(fā)射極及對(duì)應(yīng)的n組負(fù)極性發(fā)射極；正極性發(fā)射極中發(fā)射電極的銅芯直徑比負(fù)極性發(fā)射極中發(fā)射電極的銅芯直徑大。

所有發(fā)射電極的發(fā)射頭均豎直朝下指向，或每一組正極性發(fā)射極中發(fā)射電極的發(fā)射頭與其對(duì)應(yīng)的一組負(fù)極性發(fā)射極中發(fā)射電極的發(fā)射頭指向相對(duì)。

所述的固定框架為由n+1根橫向固定管和兩根縱向支撐管相互連接組成的一具有n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)，每組框格的兩根橫向固定管上分別固定一組正極性發(fā)射極及其對(duì)應(yīng)的一組負(fù)極性發(fā)射極。

相鄰框格共用一根橫向固定管，該公共橫向固定管的兩側(cè)分別固定有兩組發(fā)射極，這兩組發(fā)射極為同極性。

所述的發(fā)射極中發(fā)射電極的公共連接線設(shè)置于發(fā)射極所在的橫向固定管內(nèi)，連接線穿出橫向固定管的一端后與接線柱對(duì)應(yīng)的端子相連。

所述的公共橫向固定管上兩組發(fā)射極中的發(fā)射電極共用一條連接線，該連接線設(shè)置于公共橫向固定管內(nèi)，連接線穿出公共橫向固定管的一端后與接線柱對(duì)應(yīng)的端子相連。

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(shí)保持水平平衡。

所述的固定框架懸浮于水中。