专利名称：一种兼容单极性和双极性脉冲放电的多电极发射阵的制作方法
技术领域：
本实用新型属于脉冲放电技术领域，具体涉及一种兼容单极性和双极性脉冲放电的多电极发射阵。
背景技术：
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�。褂檬倜�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。由于以上3种发射阵都是单极性的，需要与相应的脉冲电源匹配，如正极性放电需采用正极性输出的高压脉冲电源，负极性放电需采用负极性输出的高压脉冲电源；故现有技术还没有一种发射阵即可实现双极性放电，又可实现单极性放电。
发明内容针对现有技术所存在的上述技术缺陷，本实用新型提供了 一种兼容单极性和双极性脉冲放电的多电极发射阵，即可实现双极性放电，又可实现单极性放电。[0010]一种兼容单极性和双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相连；所述的发射极中的发射电极共用一条连接线与接线柱对应的端子相连；固定框架通过连接线与接线柱对应的端子相连；其中一组发射极中发射电极的铜芯直径比另一组发射极中发射电极的铜芯直径大。所有发射电极的发射头均竖直朝下指向，或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对。所述的固定框架为由两根横向固定管和两根纵向支撑管相互连接组成的矩形框架，两根横向固定管上分别固定两组发射极。所述的发射极中发射电极的公共连接线设置于发射极所在的横向固定管内，连接线穿出横向固定管的一端后与接线柱对应的端子相连。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。邻近接线柱一侧的纵向支撑管通过连接线与接线柱对应的端子相连。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三个端子，分别连接两组发射极和固定支架。若双极性放电时，高压脉冲电源的正极加载到铜芯较粗的发射极端子，负极加载到铜芯较细的发射极端子上；若单极性放电时，高压脉冲电源的高压极加载到两个发射极的端子上，低压极加载到固定支架的端子上。每组发射极中的发射电极个数由高压脉冲能量决定，每组发射极中的发射电极个数可以相等或不等。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�。绲悸试礁撸蛟谙嗤哪芰刻跫拢诺缦窒笤矫飨裕某寤鞑ㄔ角�。单极性脉冲放电是将放电电极连接到脉冲电源的高压输出端，且放电电极只尖端裸露在水中，而脉冲电源的低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，因此脉冲放电只发生在高压端。本实用新型通过改进多电极发射阵的结构，使得多电极发射阵即可实现双极性放电，又可实现单极性放电；双极性放电的能量效率较高，工作频带更宽。
图1为荷兰GEO-Spark公司的发射阵系统的结构示意图。[0027]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为本实用新型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实用新型，
以下结合附图及具体实施方式
对本实用新型的技术方案进行详细说明。如图4所示，一种兼容单极性和双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相连；绝缘层采用聚氨酯，厚度约为2mm ;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。发射电极I的长度为2.5cm，其中一组发射极中发射电极的铜芯直径(Imm)比另一组发射极中发射电极的铜芯直径(0.5mm)大；且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对。固定框架3为由两根横向固定管和两根纵向支撑管相互连接组成的矩形框架，两根横向固定管上分别固定两组发射极，邻近接线柱一侧的纵向支撑管通过连接线与接线柱对应的端子相连。发射极中的发射电极I共用一条连接线，该公共连接线设置于发射极所在的横向固定管内，公共连接线穿出横向固定管的一端后与接线柱2对应的端子相连。纵向支撑管和平衡尾翼4采用304不锈钢材质；横向固定管采用一侧开口的PVC管，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对应的端子相连，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，其具有三个端子，分别连接两组发射极和固定支架。若双极性放电时，高压脉冲电源的正极加载到铜芯较粗的发射极端子，负极加载到铜芯较细的发射极端子上；若单极性放电时，高压脉冲电源的高压极加载到两个发射极的端子上，低压极加载到固定支架的端子上。
权利要求1.一种兼容单极性和双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相连； 所述的发射极中的发射电极共用一条连接线与接线柱对应的端子相连；固定框架通过连接线与接线柱对应的端子相连； 其中一组发射极中发射电极的铜芯直径比另一组发射极中发射电极的铜芯直径大。
2.根据权利要求1所述的多电极发射阵，其特征在于:所有发射电极的发射头均竖直朝下指向，或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对。
3.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两根横向固定管和两根纵向支撑管相互连接组成的矩形框架，两根横向固定管上分别固定两组发射极。
4.根据权利要求3所述的多电极发射阵，其特征在于:所述的发射极中发射电极的公共连接线设置于发射极所在的横向固定管内，连接线穿出横向固定管的一端后与接线柱对应的端子相连。
5.根据权利要求3所述的多电极发射阵，其特征在于:邻近接线柱一侧的纵向支撑管通过连接线与接线柱对应的端子相连。
6.根据权利要求1 5任一权利要求所述的多电极发射阵，其特征在于:所述的固定框架的另一侧安装有平衡尾翼。
专利摘要本实用新型公开了一种兼容单极性和双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，固定框架通过连接线与接线柱对应的端子相连；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相连；两组发射极铜芯直径不同。本实用新型通过改进多电极发射阵的结构，使得多电极发射阵即可实现双极性放电，又可实现单极性放电；双极性放电的能量效率较高，工作频带更宽。
文档编号G01V1/157GK202975344SQ201220700070
公开日2013年6月5日 申请日期2012年12月17日 优先权日2012年12月17日
发明者黄逸凡, 严辉, 闫克平 申请人:浙江大学
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