一种耐压透声结构的等离子体震源发射阵制造技术

本发明专利技术公开了一种耐压透声结构的等离子体震源发射阵，包括一个接高压的内置的多电极发射阵和一个接低压的耐压透声壳体，耐压透声壳体将多电极发射阵密封在耐压透声壳体内，且设有带封头的注水孔。内置的多电极发射阵为传统线电极或微孔电极，考虑到耐压特性，耐压透声壳体为圆筒结构，其壁面为透声材料；发射阵的接线柱通过绝缘和耐压设计，做到和耐压透声装置的隔离。在壳体内部注入海水，预留部分空气，为气泡膨胀过程提供弹性空间，保证气泡的剧烈膨胀。利用本发明专利技术，可以实现等离子体震源在深水超高水静压力下能够有效激发出源级高和主频低的声脉冲信号。

A plasma source emitter array with pressure and sound transmission structure

The invention discloses a plasma source emission array with a pressure-resisting sound transmission structure, which comprises a built-in multi-electrode emission array connected with high voltage and a pressure-resisting sound transmission shell connected with low voltage. The pressure-resisting sound transmission shell seals the multi-electrode emission array in the pressure-resisting sound transmission shell and is provided with a water injection hole with a head. The built-in multi-electrode emitter array is a traditional wire electrode or microporous electrode. Considering the voltage resistance characteristics, the pressure-resistant sound transmission shell is a cylinder structure, and its wall is a sound transmission material. Seawater is injected into the shell and part of air is reserved to provide an elastic space for the bubble expansion process, so as to ensure the violent expansion of the bubble. With the invention, the plasma source can effectively excite the acoustic pulse signal with high source level and low main frequency under the deep water ultra-high hydrostatic pressure.

【技术实现步骤摘要】
一种耐压透声结构的等离子体震源发射阵
本专利技术属于等离子体震源
，具体涉及一种耐压透声结构的等离子体震源发射阵。
技术介绍
基于水中高压脉冲放电技术研发的电火花震源或等离子体震源已成功应用于海洋高分辨率地震勘探。发射阵是电火花或等离子体震源的负载或电声转换装置。电火花震源或等离子体震源采用的发射电极结构主要包括电极对、多电极发射阵等。基于脉冲电晕放电的等离子体震源，由于较低的电压等级和脉冲信号重复性好等优点，已成功应用于海洋高分辨率地震探测。为了提高等离子体震源的电声效率以及声源指向性等参数，等离子体震源的多电极发射阵已经得到了普遍应用。近年来，国家对深海勘探的需求逐渐增大，急需发展深水条件下的高分辨率地震勘探技术。然而，由于菲涅尔半径增大和长距离传播损失，传统的震源海面拖曳并不能满足高分辨率地震勘探要求。将震源系统深拖是解决这一问题的最直接有效方法。然而，一方面常规海面发射阵的设计从结构上只做防水绝缘设计，并未考虑承压设计，另一方面，研究表明深海超高水静压力对产生的声脉冲具有很强的抑制作用，包括源级降低和主频剧烈增大。因此，直接将传统发射阵进行深拖并不可行，需要重新设计。对于传统发射阵，其电声转换的机理是当施加高压脉冲时电极尖端产生较大的场强和电流密度电极尖端水体受热被气化形成气泡并立即产生电子雪崩，电能快速注入到气泡当中，等离子体放电剧烈进行，在气泡内部产生高温高压，气泡剧烈膨胀。当水静压力达到20MPa时，等离子体放电过程中气泡的膨胀过程将被压制，很难激发出强烈的声脉冲，同时，气泡的脉动周期也被剧烈压制，导致主频急剧升高，降低了等离子体震源的垂直穿透深度。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述技术问题，本专利技术提供一种耐压透声结构的等离子体声源发射阵，可以实现等离子体震源在深水超高水静压力下能够有效激发出源级高和主频低的声脉冲信号。一种耐压透声结构的等离子体声源发射阵，包括一个接高压的内置的多电极发射阵和一个接低压的耐压透声壳体，所述耐压透声壳体将所述多电极发射阵密封在耐压透声壳体内，且设有带封头的注水孔。耐压透声壳体一方面可以承受深海高水静压力环境，另一方面，由于其对激发的声脉冲的反射和吸收较小，在较小的声压损失下可以尽可能透射声脉冲。所述多电极发射阵可以选择传统的线电极或微孔电极。为了达到耐压特性，所述耐压透声壳体可以设置为圆筒结构，其壁面为透声材料。所述耐压透声壳体的壁面可以采用碳纤维材料。所述多电极发射阵为圆柱形排列，柱面的多电极发射阵结构可以和耐压透声壳体很好地耦合。所述耐压透声壳体的两端均设有端盖封头，一端为高压接入端，另一个为注水端。所述多电极发射阵设有高压接线柱，所述高压接线柱经过绝缘的隔离密封后穿过高压接入端。所述耐压透声壳体在工作前，需要装入高电导率溶液，能够在深水超高水静压力下产生等离子体放电，激发源级高和主频低的声脉冲。耐压壳体内部溶液不能装满，需要预留部分空气或密封前抽真空，保证长时间放电内部压力稳定。所述注水孔可用于注水或抽真空操作。本专利技术工作过程如下：将内置多电极发射阵安放在耐压透声壳体内，发射阵的接线柱通过绝缘和耐压设计，做到和耐压透声装置的隔离。在壳体内部注入海水，预留部分空气，为气泡膨胀过程提供弹性空间，保证气泡的剧烈膨胀。在深水超高水静压力下，耐压透声壳体可以隔绝外部压力，内置电极阵可以在较低压力下实现放电，并激发等同于常规发射阵的脉冲声信号，透过壳体的透声壁面传向海底。本专利技术通过在常规多电极发射阵外设置耐压透声壳体，使得内置电极阵可以在较低压力下实现放电，并激发等同于常规发射阵的脉冲声信号，透过壳体的透声壁面传向海底。附图说明图1为本专利技术一种耐压透声结构的等离子体震源发射阵的结构示意图；图2本专利技术实施例在单脉冲能量为500J时辐射的脉冲声信号图。其中，1为高压接线柱；2为低压接线柱；3为多电极发射阵；4为耐压透声壳体；5为绝缘支架；6为注水口。具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步详细描述，需理解以下的描述仅为本专利技术的最优选实施方式，而不应当认为是对于本专利技术保护范围的限制。如图1所示，一种耐压透声结构的等离子体震源发射阵，包括一个接高压接线柱1的内置多电极发射阵3和一个接低压接线柱2的耐压透声壳体4，耐压透声壳体4的两端均设有端盖封头，一端为高压接入端，另一个为注水端。耐压透声壳体4通过绝缘支架5将多电极发射阵3固定在耐压透声壳4体内，且设有带封头的注水孔6。本实施例中，采用一个碳纤维壳体和内置柱面微孔电极的耐压透声发射阵，其中，柱面微孔电极结构可以和碳纤维壳体很好地耦合。碳纤维壳体的端盖封头为不锈钢316L材质，一个为高压接入端，另一个为注水端。高压接入端通过陶瓷绝缘子进行隔离，高压接线柱穿过陶瓷绝缘子，并用陶瓷压盖将陶瓷绝缘子和端盖封头进行端面密封。高压接线柱和内置多电极发射阵连接，并做防水处理。端盖封头通过径向密封和碳纤维壳体进行连接。最后，通过注水孔6将海水注入到壳体内部，预留部分空间，将注水孔封头接到端盖封头上。至此，可以接上高压脉冲电源，实现低频声脉冲发射。当单脉冲能量为500J时，电容充电电压约为-4kV。通过50m同轴电缆，将储存在电容中的电能释放到壳体中。实施中，水深为50m左右的近海海域进行，耐压透声发射阵沉放10m，其中用于测量声信号的水听器布置在1m的位置。水体温度约为15℃，电导率约为53mS/cm。碳纤维壳体内径80mm，长度400mm，微孔电极微孔直径约为1mm，孔深为2mm，微孔数目为40。如图2所示，给出了单脉冲能量为500J时辐射的脉冲声信号。结果表明，采用耐压透声壳体的多电极发射阵可以有效辐射出声脉冲，为深拖解决了声脉冲源级降低和主频升高的问题。尽管本实施例未在更深的水深进行，但由于耐压透声材料的作用，确保内部放电激发的子波信号在任何水深条件下都不会发生变化。上述实施例用来解释说明本专利技术，而不是对本专利技术进行限制，在本专利技术的精神和权利要求的保护范围内，对本专利技术作出的任何修改和改变，都落入本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐压透声结构的等离子体震源发射阵，其特征在于，包括一个接高压的内置的多电极发射阵和一个接低压的耐压透声壳体，所述耐压透声壳体将所述多电极发射阵密封在耐压透声壳体内，且设有带封头的注水孔。

【技术特征摘要】
1.一种耐压透声结构的等离子体震源发射阵，其特征在于，包括一个接高压的内置的多电极发射阵和一个接低压的耐压透声壳体，所述耐压透声壳体将所述多电极发射阵密封在耐压透声壳体内，且设有带封头的注水孔。2.根据权利要求1所述的耐压透声结构的等离子体震源发射阵，其特征在于，所述多电极发射阵为线电极或微孔电极。3.根据权利要求1所述的耐压透声结构的等离子体震源发射阵，其特征在于，所述多电极发射阵为圆柱形排列。4.根据权利要求1所述的耐压透声结构的等离子体震源发射阵，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张连成，黄逸凡，刘振，闫克平，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33