一种正极性脉冲放电的多电极发射阵制造技术

本实用新型专利技术公开了一种正极性脉冲放电的多电极发射阵，包括固定框架、接线柱和两组发射极，每组发射极由多个发射电极并排组成，所有发射电极均设于固定框架上；发射电极由铜芯和包裹铜芯的绝缘层组成；铜芯的一端为发射电极的发射头，另一端通过连接线与接线柱的低压端子相连；固定框架通过连接线与接线柱的高压端子相连。本实用新型专利技术将放电电极连接到脉冲电源的低压输出端，而脉冲电源的高压输出端连接在发射阵金属框架上，输入为正极性高压脉冲，使得作为低压侧的放电电极的寿命得到延长，实现基本无损。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于脉冲放电
，具体涉及一种正极性脉冲放电的多电极发射阵。
技术介绍
电火花震源是最早应用于海洋地震勘探的非炸药震源之一，其基本过程是电容储能通过水中高压脉冲放电的机械效应产生强脉冲声波。1956年Knott和Hersey通过简单的电容储能向水中电极放电,产生脉冲压力波可以穿透海底数百米地层，同时通过拖曳形式得到了连续的地层剖面。1957年，AlpineGeophysical公司开发了第一套电火花震源系统。此后的数十年电火花震源发展迅猛，先后有EG&G、Fairfield、Aquatronics等公司开发不同能量等级的系统。目前，电火花震源主要用在海洋高分辨率浅地层地震勘探，尤其是海洋工程地质勘探，电火花震源是必不可少的地质勘探工具。国外已成熟应用的产品主要有荷兰GEO-Spark、法国SIG和英国AppliedAcoustic等公司的，国内的产品主要是浙江大学研发的等离子体震源。以上电火花震源产品都由脉冲电源、传输缆和发射阵三个部分构成。其中，脉冲电源主要起到压缩电能，输出强流脉冲的作用，传输缆主要传输电能，发射阵起到电声能量转化的作用，将脉冲电能转化为脉冲声波，即为换能器。而目前电火花震源采用的发射阵都为多电极结构。不同产品的发射阵结构不同，同时放电的极性也有不同，一般采用正极性放电或负极性放电。荷兰GEO-Spark公司采用平面阵结构(如图1所示)，所有发射电极都向下排列，框架为不锈钢，框架两侧带有浮球，采用负极性放电。这种发射阵的优点是电极损耗很小，使用寿命在5年以上，缺点是负极性放电的能量效率比正极性放电低，此外这种结构笨重，对拖曳缆的抗拉能力要求较高。法国SIG公司采用的是类似于鱼骨刺的结构(如图2所示)，发射电极朝向两侧，无框架，结构简单，放电极性为正极性。这种发射阵的优点是结构轻巧，对拖曳缆的抗拉能力要求小，缺点是正极性放电的电极损耗很大，使用寿命在I年以下。英国Applied Acoustic公司采用的是刷子结构(如图3所示)，发射电极捆绑在一起，方向朝后，放电极性也为正极性，因此寿命较短，此外这种结构可视为点源，发射无指向性，向下发射的能量效率较低。以上3种发射阵都是单极性的，由于海水中大量氯离子的作用，正极性输出条件下多电极发射阵的放电电极很容易被腐蚀，寿命很短；而在负极性输出条件下则不存在这种情况，放电电极基本无损，寿命很长。
技术实现思路
针对现有技术所存在的上述技术缺陷，本技术提供了一种正极性脉冲放电的多电极发射阵，能够在正极性输出条件下，延长放电电极的寿命。一种正极性脉冲放电的多电极发射阵，包括:固定框架、接线柱和两组发射极，每组发射极由多个发射电极并排组成，所有发射电极均设于固定框架上，所述的接线柱位于固定框架的一侧；所述的发射电极由铜芯和包裹铜芯的绝缘层组成；铜芯的一端为发射电极的发射头，另一端通过连接线与接线柱的低压端子相连；所述的固定框架通过连接线与接线柱的高压端子相连。两组发射极中的发射电极共用一条连接线与接线柱的低压端子相连。一组发射极中发射电极的发射头与另一组发射极中发射电极的发射头指向相反。所述的固定框架为由三根横向固定管和两根纵向支撑管相互连接组成的一具有两组框格的框架，每组框格为由两根横向固定管和两根纵向支撑管围成的矩形结构。两组框格共用一根横向固定管，该公共横向固定管的两侧分别固定所述的两组发射极。两组发射极的公共连接线设置于所述的公共横向固定管，公共连接线穿出公共横向固定管的一端后与接线柱的低压端子相连；其余两根横向固定管通过连接线与接线柱的高压端子相连。优选地，所述的固定框架的另一侧安装有平衡尾翼；能够使发射阵拖曳时保持水平平衡。所述的固定框架悬浮于水中。所述的绝缘层采用聚氨酯或其他绝缘材料。所述的横向固定管、纵向支撑管以及平衡尾翼采用不锈钢材质或者硬质塑料材质。所述的接线柱为防水密封结构且具有一高压端子和一低压端子，高低压两端子间加载高压脉冲电源；接线柱可为中空，也可用绝缘介质浇注。每组发射极的发射电极数量由高压脉冲能量决定。产生水中高压脉冲放电最主要的条件是放电电极尖端具有很高的电场强度和电流密度，这与电极所具有的电势无关，只取决于电极与水的接触面积和水的电导率。接触面积越小，电导率越高，则在相同的能量条件下，放电现象越明显，产生的冲击波越强。本技术单极性脉冲放电是将放电电极连接到脉冲电源的低压输出端，且放电电极只尖端裸露在水中，而脉冲电源的高压输出端连接在发射阵金属框架或大面积裸露在水中的金属块上，输入为正极性高压脉冲。故本技术通过改进多电极发射阵的结构，在正极性输出条件下，将正极性高压脉冲直接作用在框架上，使得作为低压侧的放电电极的寿命得到延长，实现基本无损。附图说明图1为荷兰GEO-Spark公司的发射阵系统的结构示意图。图2为法国SIG公司的发射阵系统的结构示意图。图3为英国Applied Acoustic公司的发射阵系统的结构示意图。图4为本技术发射阵的结构示意图。具体实施方式为了更为具体地描述本技术，以下结合附图及具体实施方式对本技术的技术方案进行详细说明。如图4所示，一种正极性脉冲放电的多电极发射阵，包括:固定框架3、接线柱2、平衡尾翼4和两组发射极，每组发射极由多个发射电极I并排组成，所有发射电极I均设于固定框架3上，接线柱2位于固定框架3的左侧，平衡尾翼4安装于固定框架3右侧，固定框架3悬浮于水中。发射电极I由耐高压的铜芯和包裹铜芯的绝缘层组成；铜芯的一端为发射电极I的发射头，另一端通过连接线与接线柱2的低压端子相连；铜芯直径为0.5_，绝缘层采用聚氨酯，厚度约为2mm。固定框架3为由三根横向固定管和两根纵向支撑管相互连接组成的一具有两组框格的框架，每组框格为由两根横向固定管和两根纵向支撑管围成的矩形结构；两组框格共用一根横向固定管，该公共横向固定管的两侧分别固定两组发射极；一组发射极中发射电极I的发射头与另一组发射极中发射电极I的发射头指向相反。两组发射极中的发射电极共用一条连接线与接线柱的低压端子相连，连接线采用同轴传输线，内外导体都为200股直径0.3mm的漆包线。两组发射极的公共连接线设置于公共横向固定管，公共连接线穿出公共横向固定管的一端后与接线柱的低压端子相连；其余两根横向固定管通过连接线与接线柱的高压端子相连。纵向支撑管和平衡尾翼4采用304不锈钢材质，横向固定管采用PVC管；公共横向固定管两侧开口，内置长度略小于PVC管的铜带，铜带上焊上发射电极1，铜带的一端通过连接线与接线柱2的低压端子相连，最后用环氧树脂对PVC管内部进行浇注，将铜带及其上的焊接点全部密封。接线柱2为圆柱形的防水密封结构，采用304不锈钢材质并用环氧树脂浇注，其具有一高压端子和一低压端子，高低压两端子间加载高压脉冲电源。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正极性脉冲放电的多电极发射阵，其特征在于，包括：固定框架、接线柱和两组发射极，每组发射极由多个发射电极并排组成，所有发射电极均设于固定框架上，所述的接线柱位于固定框架的一侧；所述的发射电极由铜芯和包裹铜芯的绝缘层组成；铜芯的一端为发射电极的发射头，另一端通过连接线与接线柱的低压端子相连；所述的固定框架通过连接线与接线柱的高压端子相连。

【技术特征摘要】
1.一种正极性脉冲放电的多电极发射阵，其特征在于，包括:固定框架、接线柱和两组发射极，每组发射极由多个发射电极并排组成，所有发射电极均设于固定框架上，所述的接线柱位于固定框架的一侧； 所述的发射电极由铜芯和包裹铜芯的绝缘层组成；铜芯的一端为发射电极的发射头，另一端通过连接线与接线柱的低压端子相连；所述的固定框架通过连接线与接线柱的高压端子相连。2.根据权利要求1所述的多电极发射阵，其特征在于:两组发射极中的发射电极共用一条连接线与接线柱的低压端子相连。3.根据权利要求1所述的多电极发射阵，其特征在于:一组发射极中发射电极的发射头与另一组发射极中发射电极的发射头指向相反。4.根据权利要求1所述的多电极发射阵，其特征在于:所述的固定框架为由三根横向固定管和两根纵向支撑管相互连接组成的一具有两组框格的框架，每组...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄逸凡，严辉，闫克平，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：实用新型
国别省市：