本發(fā)明屬于地球物理勘探領(lǐng)域，具體涉及一種用于海洋的可控源電磁大電流發(fā)射裝置及其使用方法，旨在海底建立大功率時(shí)域和頻域人工電磁場，以研究海底礦產(chǎn)資源分布。

背景技術(shù)：

自上世紀(jì)70年代以來，海洋電磁已逐步發(fā)展成為海底油氣資源勘查和基礎(chǔ)地學(xué)研究的重要手段，并顯示出明顯的學(xué)術(shù)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。深水油氣資源的地球物理探測方法主要依靠海上地震方法。由于海上地震方法僅對反射層界面反應(yīng)敏感，對層面上部及下伏的物質(zhì)屬性難以確定，僅依據(jù)彈性波參數(shù)難以探明復(fù)雜的油氣藏，需尋求其他有效的物理參數(shù)給予識別，因而，電磁方法受到了關(guān)注。以拖曳式為代表的海洋可控源電磁方法（Marine Controlled Source Electromagnetic, MCSEM）和海洋地震聯(lián)合應(yīng)用可有效降低干井率，是目前國際海洋資源探測領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。為何人工地震和海洋電磁相結(jié)合就能成功提取海底的油氣異常？是因海洋電磁可對采集的信息進(jìn)行電性成像，解答物質(zhì)屬性的難題。

國外EMGS公司（挪威）和美國Scripps海洋研究所（SIO）研發(fā)的半拖曳式海洋電磁系統(tǒng)受限于發(fā)射頻率單一和接收機(jī)數(shù)量有限，導(dǎo)致作業(yè)效率和橫向分辨率低，無法實(shí)現(xiàn)海底深部復(fù)雜構(gòu)造勘查。加拿大多倫多大學(xué)、美國KMS公司研發(fā)的單纜全拖曳式的時(shí)間域海洋電磁系統(tǒng)采用收發(fā)一體和拖曳走航方式，作業(yè)效率較高，但是探測深度淺，無法滿足海底深部勘查需求。PGS公司（挪威）研發(fā)的大功率分纜拖曳式電磁系統(tǒng)，雖然采用近水面大功率發(fā)射，但是由于接收端也置于近水面，導(dǎo)致有用信號衰減明顯，深水區(qū)作業(yè)受到限制。

國內(nèi)自“十五”以來開展半拖曳式和單纜全拖曳式海洋電磁探測方法與儀器裝備研究，研發(fā)了半拖曳式可控源電磁系統(tǒng)、單纜深水拖曳式電場采集系統(tǒng)，但是這些系統(tǒng)發(fā)射電流小、探測深度淺、作業(yè)效率和分辨率低，難以用于我國深水區(qū)復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造目標(biāo)體勘探。

MCSEM海上作業(yè)時(shí)，利用船載的深拖纜將電磁發(fā)射機(jī)施放至近海底(0-50m)并進(jìn)行低速拖曳，然后通過發(fā)射電偶極子（由一條較短的發(fā)射電纜和發(fā)射電極，一條較長的發(fā)射電纜和發(fā)射電極組成，發(fā)射電極一般為一定長度的空心銅質(zhì)管狀材料）向海底激發(fā)人工源信號（實(shí)際勘探時(shí)，供電頻率一般為0.1-10Hz），發(fā)射電流一般是100-1250A。由布設(shè)在海底的接收機(jī)采集感應(yīng)信息，再經(jīng)過相應(yīng)數(shù)據(jù)處理和反演即可了解海底以下介質(zhì)的導(dǎo)電性結(jié)構(gòu)。MCSEM通過與其他學(xué)科資料相互約束和聯(lián)合解釋，對一些埋藏相對較淺且與海底圍巖電阻率有差異的油氣資源和天然氣水合物有很好的探測能力。為此，加緊研究、發(fā)展海洋可控源電磁探測技術(shù)對我國海域海底礦產(chǎn)資源的調(diào)查與評價(jià)具有重要的意義。

在海洋可控源電磁探測過程中，無論哪種工作方式，均需要在海底建立大功率時(shí)域和頻域人工電磁場，解決近海底拖曳式大電流發(fā)射的關(guān)鍵技術(shù)問題。本發(fā)明提出一種發(fā)射電流達(dá)1500A的海洋可控源電磁大電流發(fā)射裝置及其使用方法，而高壓變流拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)1500A量級大電流沖擊脈沖發(fā)射，將填補(bǔ)國內(nèi)該技術(shù)在海洋領(lǐng)域的空白。

具體地，在進(jìn)行發(fā)射裝置研發(fā)過程中，存在如下技術(shù)問題：

1、若要實(shí)現(xiàn)在海底發(fā)射1500A的發(fā)射電流，需要將船載的電能在復(fù)雜海洋環(huán)境下長距離、大功率、低損耗地由甲板端傳輸至海下。在海底，經(jīng)水下變壓器和大功率整流管將交流電整流成直流電，研究利用先進(jìn)的金屬薄膜電容技術(shù)解決封閉環(huán)境下的儲(chǔ)能濾波瓶頸，滿足后級大功率時(shí)頻發(fā)射電路的供電需求。

2、在海下實(shí)現(xiàn)大電流發(fā)射裝置的研發(fā)，需要克服耐壓、密封、防腐蝕、散熱等問題?；诙鄠€(gè)功率開關(guān)器件（IGBT）并聯(lián)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)1500A大電流脈沖的逆變技術(shù)，但是逆變過程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，繼續(xù)研究優(yōu)化的散熱結(jié)構(gòu)，將功率器件產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)至艙壁，借助海水散熱。構(gòu)建全新的發(fā)射機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，開展可靠性和智能化電磁發(fā)射電路設(shè)計(jì)，形成多頻點(diǎn)的沖擊電流脈沖，并將其導(dǎo)入到海底以下，進(jìn)而建立大功率的人工電磁激勵(lì)場源。

3、適用于深水條件下的中性浮力超低阻抗發(fā)射天線。海下大電流發(fā)射必須基于足夠低的發(fā)射電極極間電阻。為使該天線能持續(xù)承載1500A的發(fā)射電流和保持整個(gè)拖曳系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性，需滿足高抗拉強(qiáng)度和耐壓深度、超低的發(fā)射電極間電阻、優(yōu)化的浮體材料配比等要求。

4、船載甲板監(jiān)控單元通過萬米深拖纜中的光纖與海下的大電流發(fā)射裝置進(jìn)行控制命令和狀態(tài)信息的交互。因此，需研發(fā)硬件并行實(shí)時(shí)控制技術(shù)，進(jìn)行裁剪操作系統(tǒng)的移植和硬件驅(qū)動(dòng)程序編寫，才能滿足大電流發(fā)射裝置的高穩(wěn)定性和智能化的控制需求。

上述技術(shù)問題都是在海底實(shí)現(xiàn)可控源電磁大電流發(fā)射裝置所面臨的特殊問題，本發(fā)明正是圍繞這些問題展開研究，攻克上述一系列技術(shù)難題，并將各項(xiàng)技術(shù)有機(jī)結(jié)合在一起取得了自主創(chuàng)新，設(shè)計(jì)了一種海洋可控源電磁大電流發(fā)射裝置及其使用方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有海洋可控源電磁發(fā)射裝置存在的發(fā)射電流小、探測深度淺、作業(yè)效率和分辨率低等問題，本發(fā)明提供一種海洋可控源電磁大電流發(fā)射裝置及其使用方法，通過所述裝置和使用方法，可以大幅提升海洋可控源電磁發(fā)射的電流值，增加探測深度，提高海底礦藏資源的探測能力和準(zhǔn)確度。

為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種海洋可控源電磁大電流發(fā)射裝置，包含船載部分和水下部分，所述兩部分通過萬米深拖纜相互連接。其原理框圖如圖1所示。所述船載部分包括大功率發(fā)電機(jī)、變頻升壓單元和船載甲板監(jiān)控單元，所述水下部分包括水下拖體、承壓密封發(fā)射艙、承壓密封電子控制艙、中性浮力超低阻抗發(fā)射天線和附屬配件。其中，所述水下拖體采用耐腐蝕的不銹鋼材料加工制作，其內(nèi)部安裝有承壓密封發(fā)射艙、承壓密封電子控制艙和附屬配件。

海洋可控源電磁大電流發(fā)射裝置所需的大功率電能來自于船載大功率發(fā)電機(jī)。船載大功率發(fā)電機(jī)通過甲板變頻升壓單元將380VAC/50Hz電壓變頻升壓至500-3000VAC /400Hz，這一升壓和變頻的過程是為了減少深拖纜上的功率損耗和變壓器的體積，然后經(jīng)過萬米深拖纜進(jìn)行長距離電力傳輸，最后將大功率電能輸送至承壓密封發(fā)射艙中的海底降壓單元。船載甲板監(jiān)控單元通過萬米深拖纜中的光纖與海底的承壓密封電子控制艙內(nèi)的通訊電路單元建立數(shù)據(jù)通信鏈接，進(jìn)行數(shù)據(jù)和命令的交互。

所述附屬配件包括高度計(jì)1、油壓平衡器、水下拖體定位信標(biāo)和終端接線盒。所述高度計(jì)1與所述承壓密封電子控制艙相連，用于測量水下拖體距離海底的高度。所述水下拖體定位信標(biāo)安裝于所述水下拖體內(nèi)，利用聲學(xué)方法測量水下拖體在海底的實(shí)時(shí)精確位置，并發(fā)送至船載甲板監(jiān)控單元。

所述承壓密封發(fā)射艙內(nèi)安裝有海底降壓單元、海底整流單元、大電流逆變裝置和隔離驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路，其原理示意圖如圖2所示。所述海底降壓單元采用適用于400Hz的變壓器繞制，分為兩個(gè)繞組，分別稱為主繞組和副繞組。主繞組三相輸出有效功率90KW，輸入輸出匝數(shù)比50:1，輸入?yún)?shù)為500-3000VAC/400Hz，輸入對應(yīng)的端口為L1、L2和L3，輸入端口來自于終端接線盒，輸出參數(shù)為10-60VAC/400Hz，輸出電流最大1500A，對應(yīng)的端口為L4、L5和L6，輸出的交流電供給至所述海底整流單元。副繞組單相輸出有效功率2KW，輸入輸出匝數(shù)比10:1，輸入?yún)?shù)為500-3000VAC/400Hz，對應(yīng)的端口為L1和L2，輸出參數(shù)為50-300VAC /400Hz，對應(yīng)的端口為L7和L8，輸出的交流電供給至所述承壓密封電子控制艙內(nèi)的電路單元。所述海底整流單元利用大功率整流二極管D1-D6、整流電容C和吸收電阻R將主繞組輸出的交流電進(jìn)行全波整流，直流輸出對應(yīng)的正極P和負(fù)極為N，然后將電能供給至所述大電流逆變裝置。所述大電流逆變裝置利用4塊大功率絕緣柵雙極型晶體管IGBT1-IGBT4將P和N端直流電逆變?yōu)榉讲ń涣麟姡龃蠊β式^緣柵雙極型晶體管的4路驅(qū)動(dòng)信號G1-G4來自于隔離驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路。從承壓密封電子控制艙輸入的電源+15V和GND，以及AB和BA控制信號經(jīng)過所述隔離驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路變換為大功率絕緣柵雙極型晶體管的驅(qū)動(dòng)信號G1-G4。所述隔離驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路根據(jù)大功率絕緣柵雙極型晶體管的狀態(tài)反饋錯(cuò)誤報(bào)警信號Error給承壓密封艙電子控制艙。所述大電流逆變裝置的輸出端口A和B通過中性浮力超低阻抗發(fā)射天線向海水中激發(fā)輸出高達(dá)1500A的電流脈沖，所發(fā)射的電流脈沖利用專門的電流傳感器進(jìn)行采集，采用全波形采集的方式，采樣率是發(fā)射頻率的10倍以上。所述大電流逆變裝置輸出信號CUR給承壓密封電子控制艙，用于測量所發(fā)射的電流大小。另外，承壓密封電子控制艙內(nèi)部采用副繞組輸出的L7和L8進(jìn)行供電及電池充電。

變壓器主繞組、副繞組、大功率整流二極管和大功率絕緣柵雙極型晶體管等功率器件在整流和逆變過程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，本發(fā)明通過在承壓密封發(fā)射艙內(nèi)灌入變壓器油來解決散熱問題，變壓器油具有絕緣導(dǎo)熱的作用，將艙內(nèi)功率器件產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)至與低溫海水緊密接觸的承壓密封發(fā)射艙的艙壁，熱量得以快速耗散。承壓密封發(fā)射艙采用不銹鋼的方艙外形設(shè)計(jì)，與附屬配件中的油壓平衡器配合使用，油壓平衡器中的儲(chǔ)油油囊和緩沖彈簧既起到承壓作用，又可以自動(dòng)補(bǔ)償因溫度增加變壓器油的膨脹。

中性浮力超低阻抗發(fā)射天線包括兩根發(fā)射電纜、發(fā)射電極1、發(fā)射電極2和尾標(biāo)拖體，其中尾標(biāo)拖體布置在發(fā)射電極2的尾部，其內(nèi)部安裝有高度計(jì)2和尾標(biāo)拖體定位信標(biāo)。所述發(fā)射電纜與所述大電流逆變裝置輸出的端口A和B，以及發(fā)射電極1和2相連，保證發(fā)射電極1和2之間的距離在50-300m，端口A和B之間的阻抗低于40毫歐姆，工作水深4000m，整體在海水中呈現(xiàn)中性浮力，其截面示意如圖4所示。發(fā)射電纜中的單股多芯功率銅線能持續(xù)承載1500A的發(fā)射電流；16股數(shù)據(jù)傳輸線用于傳輸高度計(jì)2所測量的離底高度；高強(qiáng)度凱夫拉編織拉力層可承受約1噸的拉力，高耐壓低密度浮力包裹層采用輕型玻璃微珠材料，耐壓耐磨耐腐聚氨酯外護(hù)套用于保護(hù)內(nèi)部線纜。

連接發(fā)射電極1的發(fā)射電纜僅有20m，與水下拖體間的距離相對固定，水下拖體定位信標(biāo)所測得的位置經(jīng)過后延35m（發(fā)射電纜長度20m+發(fā)射電極1長度的一半15m）推算可以得到發(fā)射電極1的位置；發(fā)射電極2與尾標(biāo)拖體距離較近，尾標(biāo)拖體定位信標(biāo)測得的位置經(jīng)過前延30m（發(fā)射電極2長度的一半15m）推算可以得到發(fā)射電極2的水下位置。因此，可以得到發(fā)射電極1和2的水下絕對位置信息。

發(fā)射電極1和2采用分段設(shè)計(jì)，每段長度2m，其有效長度為發(fā)射電極1和2間距的十分之一，能夠持續(xù)承載1500A的發(fā)射電流，單段截面圖如圖5所示。發(fā)射電極1和2的包裹材料為紫銅材質(zhì)的薄銅皮，內(nèi)附高耐壓低密度浮力包裹層，整體呈現(xiàn)中性浮力狀態(tài)。

所述承壓密封電子控制艙內(nèi)安裝有主控電路單元、通訊電路單元、時(shí)鐘電路單元和狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測電路單元。所述主控電路單元作為大電流發(fā)射裝置的核心邏輯控制單元，與通訊電路單元、時(shí)鐘電路單元和狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測電路單元相連，采用多核心嵌入式開發(fā)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)擁有多片獨(dú)立微控制器的預(yù)定功能，接收來自船載甲板監(jiān)控單元的控制命令、傳輸AB和BA等控制信號至大電流發(fā)射裝置、上傳大電流發(fā)射裝置的狀態(tài)監(jiān)測信息，完成發(fā)射裝置的啟動(dòng)、停止、更改發(fā)射頻率等功能。所述通訊電路單元作為控制命令和狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)站，基于可編程邏輯器件的多路并行數(shù)據(jù)光纖傳輸技術(shù)開發(fā)，與主控電路單元相連，通過萬米深拖纜中的光纖與船載甲板監(jiān)控單元建立通訊鏈接。所述時(shí)鐘電路單元與主控電路單元相連，為其提供精準(zhǔn)且與GPS秒脈沖同步的參考時(shí)鐘以及振蕩信號。所述狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測電路單元可以測量承壓密封發(fā)射艙的溫度、承壓密封發(fā)射艙的發(fā)射電壓和發(fā)射電流、水下拖體的姿態(tài)方位等參數(shù)，并傳輸給主控電路單元，經(jīng)通訊電路單元上傳至船載甲板監(jiān)控單元。

另外，提供一種使用上述海洋可控源電磁大電流發(fā)射裝置的使用方法，其具體包括步驟：

（1）利用兩艘勘探船進(jìn)行海洋可控源電磁海上作業(yè)，一艘船拖曳大電流發(fā)射裝置，另外一艘船拖曳接收裝置；

（2）組裝待下水的水下拖體及中性浮力超低阻抗發(fā)射天線；

（3） 到了預(yù)定發(fā)射位置，先向海底施放中性浮力超低阻抗發(fā)射天線，然后由深拖纜吊裝水下拖體投放至預(yù)定海深；

（4）待水下拖體到達(dá)距離海底0-50m范圍內(nèi)時(shí)，開啟船載供電電源，按照預(yù)定發(fā)射方案正式向海底供電；

（5）供電過程中，對發(fā)射的大電流脈沖進(jìn)行高精度實(shí)時(shí)記錄；

（6）海底發(fā)射結(jié)束后，回收儀器設(shè)備。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果為：與傳統(tǒng)的海洋可控源電磁發(fā)射裝置相比，本發(fā)明所述的海洋可控源電磁大電流發(fā)射裝置，發(fā)射電流和散熱效率明顯提高，海底降壓整流和逆變回路整體放入一個(gè)充油艙內(nèi)實(shí)現(xiàn)絕緣導(dǎo)熱，人工場源信號的信噪比明顯增加，因此將進(jìn)一步為海底以下蘊(yùn)藏的諸如石油、天然氣、硫化物和天然氣水合物之類的豐富礦產(chǎn)資源的探測提供準(zhǔn)確詳實(shí)的科學(xué)數(shù)據(jù)。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

圖1為本發(fā)明所述的海洋可控源電磁大電流發(fā)射裝置原理圖。

圖2為本發(fā)明所述的海底降壓整流和逆變原理示意圖。

圖3為本發(fā)明所述的承壓密封發(fā)射艙內(nèi)部三維示意圖。

圖中，1、整流電容；2、吸收電阻；3、大功率整流二極管；4、端口L1；5、端口L2；6、端口L3；7、端口A；8、端口B；9、隔離驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路；10、大功率絕緣柵雙極型晶體管。

圖4為本發(fā)明所述的中性浮力超低阻抗發(fā)射電纜截面示意圖。

圖中，1、耐壓耐磨耐腐聚氨酯外護(hù)套；2、高耐壓低密度浮力包裹層；3、高強(qiáng)度凱夫拉編織拉力層；4、16股數(shù)據(jù)傳輸線；5、單股多芯功率銅線。

圖5為本發(fā)明所述的發(fā)射電極1和2截面示意圖。

圖中，1、薄銅皮；2、高耐壓低密度浮力包裹層。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例

一種海洋可控源電磁大電流發(fā)射裝置，包含船載部分和水下部分，所述兩部分通過萬米深拖纜相互連接。所述船載部分包括大功率發(fā)電機(jī)、變頻升壓單元和船載甲板監(jiān)控單元，所述水下部分包括水下拖體、承壓密封發(fā)射艙、承壓密封電子控制艙、中性浮力超低阻抗發(fā)射天線和附屬配件。其中，所述水下拖體采用耐腐蝕的不銹鋼材料加工制作，其內(nèi)部安裝有承壓密封發(fā)射艙、承壓密封電子控制艙和附屬配件。

船載大功率發(fā)電機(jī)通過甲板變頻升壓單元將380VAC/50Hz電壓變頻升壓至500-3000VAC /400Hz，然后經(jīng)過萬米深拖纜進(jìn)行長距離電力傳輸，最后將大功率電能輸送至承壓密封發(fā)射艙中的海底降壓單元。船載甲板監(jiān)控單元通過萬米深拖纜中的光纖與海底的承壓密封電子控制艙內(nèi)的通訊電路單元建立數(shù)據(jù)通信鏈接，進(jìn)行數(shù)據(jù)和命令的交互。

所述附屬配件包括高度計(jì)1、油壓平衡器、水下拖體定位信標(biāo)和終端接線盒。所述高度計(jì)1與所述承壓密封電子控制艙相連，用于測量水下拖體距離海底的高度。所述水下拖體定位信標(biāo)安裝于所述水下拖體內(nèi)，利用聲學(xué)方法測量水下拖體在海底的實(shí)時(shí)精確位置，并發(fā)送至船載甲板監(jiān)控單元。

所述承壓密封發(fā)射艙內(nèi)安裝有海底降壓單元、海底整流單元、大電流逆變裝置和隔離驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路，所述海底降壓單元采用適用于400Hz的變壓器繞制，分為兩個(gè)繞組，分別稱為主繞組和副繞組。主繞組三相輸出有效功率90KW，輸入輸出匝數(shù)比50:1，輸入?yún)?shù)為500-3000VAC/400Hz，輸入對應(yīng)的端口為L1、L2和L3，輸入端口來自于終端接線盒，輸出參數(shù)為10-60VAC/400Hz，輸出電流最大1500A，對應(yīng)的端口為L4、L5和L6，輸出的交流電供給至所述海底整流單元。副繞組單相輸出有效功率2KW，輸入輸出匝數(shù)比10:1，輸入?yún)?shù)為500-3000VAC/400Hz，對應(yīng)的端口為L1和L2，輸出參數(shù)為50-300VAC /400Hz，對應(yīng)的端口為L7和L8，輸出的交流電供給至所述承壓密封電子控制艙內(nèi)的電路單元。所述海底整流單元利用大功率整流二極管D1-D6、整流電容C和吸收電阻R將主繞組輸出的交流電進(jìn)行全波整流，直流輸出對應(yīng)的正極P和負(fù)極為N，然后將電能供給至所述大電流逆變裝置。所述大電流逆變裝置利用4塊大功率絕緣柵雙極型晶體管IGBT1-IGBT4將P和N端直流電逆變?yōu)榉讲ń涣麟?，所述大功率絕緣柵雙極型晶體管的4路驅(qū)動(dòng)信號G1-G4來自于隔離驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路。從所述承壓密封電子控制艙輸入的電源+15V和GND，以及AB和BA控制信號經(jīng)過所述隔離驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路變換為大功率絕緣柵雙極型晶體管的驅(qū)動(dòng)信號G1-G4。所述隔離驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路根據(jù)大功率絕緣柵雙極型晶體管的狀態(tài)反饋錯(cuò)誤報(bào)警信號Error給承壓密封艙電子控制艙。所述大電流逆變裝置的輸出端口A和B通過中性浮力超低阻抗發(fā)射天線向海水中激發(fā)輸出高達(dá)1500A的電流脈沖。所述大電流逆變裝置輸出信號CUR給承壓密封電子控制艙，用于測量所發(fā)射的電流大小。另外，承壓密封電子控制艙內(nèi)部采用副繞組輸出的L7和L8進(jìn)行供電及電池充電。

變壓器主繞組、副繞組、大功率整流二極管和大功率絕緣柵雙極型晶體管等功率器件在整流和逆變過程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，本發(fā)明通過在承壓密封發(fā)射艙內(nèi)灌入變壓器油來解決散熱問題，變壓器油具有絕緣導(dǎo)熱的作用，將艙內(nèi)功率器件產(chǎn)生的熱量導(dǎo)至與低溫海水緊密接觸的承壓密封發(fā)射艙的艙壁，熱量得以快速耗散。承壓密封發(fā)射艙采用不銹鋼的方艙外形設(shè)計(jì)，與附屬配件中的油壓平衡器配合使用，油壓平衡器中的儲(chǔ)油油囊和緩沖彈簧既起到承壓作用，又可以自動(dòng)補(bǔ)償因溫度增加變壓器油的膨脹。

中性浮力超低阻抗發(fā)射天線包括兩根發(fā)射電纜、發(fā)射電極1、發(fā)射電極2和尾標(biāo)拖體，其中尾標(biāo)拖體布置在發(fā)射電極2的尾部，其內(nèi)部安裝有高度計(jì)2和尾標(biāo)拖體定位信標(biāo)。所述發(fā)射電纜與所述大電流逆變裝置輸出的端口A和B，以及發(fā)射電極1和2相連，保證發(fā)射電極1和2之間的距離在50-300m，端口A和B之間的阻抗低于40毫歐姆，工作水深4000m，整體在海水中呈現(xiàn)中性浮力。發(fā)射電纜中的單股多芯功率銅線能持續(xù)承載1500A的發(fā)射電流；16股數(shù)據(jù)傳輸線用于傳輸高度計(jì)2所測量的離底高度；高強(qiáng)度凱夫拉編織拉力層可承受約1噸的拉力，高耐壓低密度浮力包裹層采用輕型玻璃微珠材料，耐壓耐磨耐腐聚氨酯外護(hù)套用于保護(hù)內(nèi)部線纜。

連接發(fā)射電極1的發(fā)射電纜僅有20m，與水下拖體間的距離相對固定，水下拖體定位信標(biāo)所測得的位置經(jīng)過后延35m（發(fā)射電纜長度20m+發(fā)射電極1長度的一半15m）推算可以得到發(fā)射電極1的位置；發(fā)射電極2與尾標(biāo)拖體距離較近，尾標(biāo)拖體定位信標(biāo)測得的位置經(jīng)過前延30m（發(fā)射電極2長度的一半15m）推算可以得到發(fā)射電極2的水下位置。因此，可以得到發(fā)射電極1和2的水下絕對位置信息。

發(fā)射電極1和2采用分段設(shè)計(jì)，每段長度2m，其有效長度為發(fā)射電極1和2間距的十分之一，能夠持續(xù)承載1500A的發(fā)射電流。發(fā)射電極1和2的包裹材料為紫銅材質(zhì)的薄銅皮，內(nèi)附高耐壓低密度浮力包裹層，整體呈現(xiàn)中性浮力狀態(tài)。

所述承壓密封電子控制艙內(nèi)安裝有主控電路單元、通訊電路單元、時(shí)鐘電路單元和狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測電路單元。所述主控電路單元作為大電流發(fā)射裝置的核心邏輯控制單元，與通訊電路單元、時(shí)鐘電路單元和狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測電路單元相連，采用多核心嵌入式開發(fā)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)擁有多片獨(dú)立微控制器的預(yù)定功能，接收來自船載甲板監(jiān)控單元的控制命令、傳輸AB和BA等控制信號至大電流發(fā)射裝置、上傳大電流發(fā)射裝置的狀態(tài)監(jiān)測信息，完成發(fā)射裝置的啟動(dòng)、停止、更改發(fā)射頻率等功能。所述通訊電路單元作為控制命令和狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)站，基于可編程邏輯器件的多路并行數(shù)據(jù)光纖傳輸技術(shù)開發(fā)，與主控電路單元相連，通過萬米深拖纜中的光纖與船載甲板監(jiān)控單元建立通訊鏈接。所述時(shí)鐘電路單元與主控電路單元相連，為其提供精準(zhǔn)且與GPS秒脈沖同步的參考時(shí)鐘以及振蕩信號。所述狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測電路單元可以測量承壓密封發(fā)射艙的溫度、承壓密封發(fā)射艙的發(fā)射電壓和發(fā)射電流、水下拖體的姿態(tài)方位等參數(shù)，并傳輸給主控電路單元，經(jīng)通訊電路單元上傳至船載甲板監(jiān)控單元。

一種海洋可控源電磁大電流發(fā)射裝置使用方法，包括如下步驟：

（1）利用兩艘勘探船進(jìn)行海洋可控源電磁海上作業(yè)，一艘船拖曳大電流發(fā)射裝置，另外一艘船拖曳接收裝置；

（2）組裝待下水的水下拖體及中性浮力超低阻抗發(fā)射天線；

（3）到了預(yù)定發(fā)射位置，先向海底施放中性浮力超低阻抗發(fā)射天線，然后由深拖纜吊裝水下拖體投放至預(yù)定海深；

（4）待水下拖體到達(dá)距離海底0-50m范圍內(nèi)時(shí)，開啟船載供電電源，按照預(yù)定發(fā)射方案正式向海底供電；

（5）供電過程中，對發(fā)射的大電流脈沖進(jìn)行高精度實(shí)時(shí)記錄；

（6） 海底發(fā)射結(jié)束后，回收儀器設(shè)備。

最后應(yīng)說明的是：顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非對實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。