一種電聲轉(zhuǎn)換電極的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種脈沖放電電極，特別涉及一種將水中放電能量轉(zhuǎn)換為脈沖聲能或地震波能的電聲轉(zhuǎn)換電極。
【背景技術(shù)】
[0002]水中脈沖放電技術(shù)已在工業(yè)、科學(xué)及醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，電火花震源是其在地震勘探領(lǐng)域中較有潛力的應(yīng)用之一。電火花震源是利用大電流放電在水中形成的巨大沖擊波，沖擊波通過(guò)液體和地表層傳播，最后通過(guò)檢波器接收進(jìn)而獲得地質(zhì)地貌特征。傳統(tǒng)的電火花震源必須依賴于較大的水體，如海洋電火花震源在廣闊海水中放電，而陸地電火花震源也需在勘探地挖井注水，然后將電極置入井水中放電。因此，對(duì)于山地或其他缺水地區(qū)的地震勘探，傳統(tǒng)電火花震源并不適用。
[0003]中國(guó)專利200810056793.3公開(kāi)的放電電極，需在開(kāi)闊的水空間內(nèi)形成放電，主要用于海洋地震勘探，無(wú)法用于山地或其他缺水地區(qū)的地震勘探。中國(guó)專利201010541046.6公開(kāi)的相控電火花子震源，高壓電極從震源側(cè)面引出，在引出端浸水情況下很容易發(fā)生閃絡(luò)放電；放電腔小，水的引入及保持較為困難，同時(shí)由于放電間隙小且不易調(diào)節(jié)，因此只能產(chǎn)生電弧放電，放電的重復(fù)性及可控性較差；另外，由于高壓電極為裸導(dǎo)體單電極，電極及附近的絕緣材料很易燒蝕。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有的放電電極的缺點(diǎn)，提出一種電聲轉(zhuǎn)換電極。本發(fā)明可在封閉的空間內(nèi)形成水中放電，放電的形式可靈活控制，解決了相控電火花震源中高壓端易閃絡(luò)、放電不可控及材料易燒蝕等問(wèn)題，同時(shí)提高了放電的可操作性及電聲轉(zhuǎn)換效率。
[0005]本發(fā)明包括六個(gè)組成部分:高壓電極，內(nèi)絕緣筒，金屬外筒，接地端，第二外筒和金屬帽。
[0006]所述的內(nèi)絕緣筒為一上下兩段外徑不同的圓筒，由絕緣材料制成。所述的金屬帽套裝在內(nèi)絕緣筒的上部；所述的第二外筒套裝在金屬外筒的下部，內(nèi)絕緣筒置于金屬外筒的內(nèi)部。
[0007]所述的高壓電極由多根長(zhǎng)度相等的單芯絕緣電纜捆扎成束形成。每根絕緣電纜的一端剝?nèi)ソ^緣層，將露出的中心導(dǎo)體焊接在一起，作為高壓電極的引出端與外界電源的高壓輸出端連接；高壓電極的另一端置于具有一定電導(dǎo)率的液體中，液體充滿由金屬外筒、第二外筒和內(nèi)絕緣筒圍起的封閉空間內(nèi)，液體的電導(dǎo)率為10-50ms/cm。高壓電極插入內(nèi)絕緣筒，通過(guò)澆注或密封膠密封并固定。
[0008]所述的內(nèi)絕緣筒為一上下兩段外徑不同的圓筒，由絕緣材料制成。內(nèi)絕緣筒上段的外徑小于其下段的外徑，兩段銜接處形成一個(gè)臺(tái)階。所述的內(nèi)絕緣筒上下兩段的內(nèi)徑相同，內(nèi)絕緣筒的內(nèi)徑略大于高壓電極的直徑，以方便高壓電極插入和拔出。
[0009]所述的金屬外筒為一上下兩段內(nèi)徑不同的圓筒，由不銹鋼材料制成。金屬外筒上段的內(nèi)徑大于下段的內(nèi)徑，金屬外筒上段的內(nèi)徑略大于內(nèi)絕緣筒下段的外徑，以便于內(nèi)絕緣筒套入。金屬外筒上下兩段連接處形成一個(gè)臺(tái)階，此臺(tái)階上放置有密封圈。金屬外筒的上段長(zhǎng)度略小于內(nèi)絕緣筒下段的長(zhǎng)度，以方便將金屬帽壓緊內(nèi)絕緣筒，再擠壓置于臺(tái)階上的密封圈，使內(nèi)絕緣筒與金屬外筒之間密封。
[0010]金屬外筒的上下兩端均有外螺紋，金屬外筒上端的外螺紋與金屬帽的內(nèi)螺紋配合，金屬外筒下端的外螺紋與第二外筒的內(nèi)螺紋配合。
[0011]所述的金屬帽開(kāi)有中心通孔，由不銹鋼材料制成。金屬帽中心通孔的內(nèi)徑略大于內(nèi)絕緣筒上段的外徑，使金屬帽能夠套住內(nèi)絕緣筒。金屬帽與金屬外筒上端通過(guò)螺紋的配合固定，使金屬帽從上面壓緊內(nèi)絕緣筒，進(jìn)一步固定內(nèi)絕緣筒。
[0012]所述的第二外筒為一圓筒，分為上下兩段，上下兩段內(nèi)徑不同，上段的內(nèi)徑大于下段的內(nèi)徑。第二外筒的上下兩段的銜接處形成一個(gè)臺(tái)階，臺(tái)階上放置有密封圈。第二外筒的上段有內(nèi)螺紋，與金屬外筒下端的外螺紋配合，裝配時(shí)，壓緊第二外筒臺(tái)階上的密封圈，實(shí)現(xiàn)第二外筒與金屬外筒之間的密封。第二外筒內(nèi)部與金屬外筒形成儲(chǔ)液空間，其中充滿有一定電導(dǎo)率的液體。第二外筒上段的筒壁較下段薄。
[0013]第二外筒由金屬材料或絕緣材料制成。當(dāng)?shù)诙馔矠榻饘俨牧现谱鲿r(shí)，第二外筒的內(nèi)部需要套裝入一絕緣套筒，以防止高壓電極和第二外筒的內(nèi)壁發(fā)生閃絡(luò)。
[0014]所述的高壓電極的一端穿出內(nèi)絕緣筒的底部，伸入置于金屬外筒與第二外筒內(nèi)部形成儲(chǔ)液空間內(nèi)的具有一定電導(dǎo)率的液體中，液體的電導(dǎo)率為10-50ms/cm。高壓電極伸入至第二外筒，與第二外筒的內(nèi)底面有一定距離；當(dāng)?shù)诙馔矠榻饘俨牧蠒r(shí)，高壓電極至第二外筒內(nèi)底面的距離為本發(fā)明電聲轉(zhuǎn)換電極的放電間隙。
[0015]在金屬帽與第二外筒之間的金屬外筒的外壁焊有接地端，用于和外部電源的地相連。
[0016]通過(guò)外部電源提供高壓脈沖輸出，由多根單芯電纜組成的高壓電極在水中形成脈沖放電，脈沖放電的形式可為電暈放電或電弧放電。當(dāng)外筒為金屬材料制作時(shí)，放電間隙為高壓電極末端至外筒底部的距離，通過(guò)改變放電間隙，可以獲得穩(wěn)定的電暈放電；當(dāng)外筒為絕緣材料制作時(shí)，放電間隙為高壓電極末端至金屬外筒底部的距離，此時(shí)絕緣材料的聲阻抗應(yīng)和導(dǎo)電溶液的聲阻抗相當(dāng)，這樣可減小放電產(chǎn)生沖擊波在外筒界面的反射，提高電聲轉(zhuǎn)換效率。和電弧放電相比，電暈放電的重復(fù)性較好且無(wú)延時(shí)，這樣利用多個(gè)電極同時(shí)作用時(shí)，增加了其可控性；同時(shí)，電暈放電時(shí)電極的燒蝕小很多，因此盡量采用電暈放電的形式。
[0017]本發(fā)明的積極效果是:通過(guò)調(diào)整放電間隙和外施電壓，可在密閉液體空間內(nèi)獲得穩(wěn)定的電暈放電，同時(shí)提高了放電電極的可控性及壽命，為相控陣電火花震源的實(shí)際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本發(fā)明一種電聲轉(zhuǎn)換電極不意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明一種電聲轉(zhuǎn)換電極的另一種實(shí)施方案的不意圖；
[0020]圖中，I高壓電極，2內(nèi)絕緣筒，3金屬外筒，4接地端，5第二外筒，6金屬帽，7絕緣套筒。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0022]如圖1所示，本發(fā)明包括高壓電極1，內(nèi)絕緣筒2，金屬外筒3，接地端4，第二外筒5和金屬帽6。內(nèi)絕緣筒2為一上下兩段外徑不同的圓筒，由絕緣材料制成，金屬帽6套裝在內(nèi)絕緣筒2的上部；第二外筒5套裝在金屬外筒3的下部，內(nèi)絕緣筒2置于金屬外筒3的內(nèi)部。高壓電極I由多根長(zhǎng)度相等的單芯絕緣電纜捆扎成束形成。每根絕緣電纜的一端剝?nèi)ソ^緣層，將露出的中心導(dǎo)體焊接在一起，作為高壓電極I的引出端與外界電源的高壓輸出端連接；高壓電極I的另一端置于具有一定電導(dǎo)率的液體中，液體的電導(dǎo)率為10-50ms/cm，液體充滿由金屬外筒3、第二外筒5、內(nèi)絕緣筒2圍起的封閉空間內(nèi)。高壓電極I插入內(nèi)絕緣筒2，并通過(guò)澆注或密封膠進(jìn)一步密封并固定。
[0023]內(nèi)絕緣筒2為一上下兩段外徑不同的圓筒，由絕緣材料制成。內(nèi)絕緣筒2上段的外徑小于其下段的外徑，兩段銜接處形成一個(gè)臺(tái)階。所述的內(nèi)絕緣筒2上下兩段的內(nèi)徑相同，內(nèi)絕緣筒2的內(nèi)徑略大于高壓電極的直徑，使高壓電極便于插入內(nèi)絕緣筒2。
[0024]金屬外筒3為一上下兩段內(nèi)徑不同的圓筒，由不銹鋼材料制成；金屬外筒3上段的內(nèi)徑大于其下段的內(nèi)徑，且金屬外筒3上段的內(nèi)徑略大于內(nèi)絕緣筒2下段的外徑，以便于內(nèi)絕緣筒2套入。金屬外筒3上下兩段連接處形成一個(gè)臺(tái)階，金屬外筒3兩端均有外螺紋，金屬外筒3上端的外螺紋與金屬帽6的內(nèi)螺紋配合，金屬外筒3下端的外螺紋與第二外筒5的內(nèi)螺紋配合。金屬帽6由不銹鋼材料制成，開(kāi)有中心通孔，通孔的內(nèi)徑略大于內(nèi)絕緣筒2上段的外徑，使金屬帽6能夠套住內(nèi)絕緣筒2。金屬帽6與金屬外筒3上端通過(guò)螺紋的配合固定，使金屬帽6從上面壓緊內(nèi)絕緣筒2，進(jìn)一步固定內(nèi)絕緣筒2。
[0025]第二外筒5為一圓筒，分為上下兩段，上下兩段內(nèi)徑不同，上段的內(nèi)徑大于下段的內(nèi)徑；第二外筒5上段的筒壁較下段薄。第二外筒5的上下兩段的銜接處形成一個(gè)臺(tái)階，臺(tái)階上放置有密封圈。第二外筒5的上段有內(nèi)螺紋，與金屬外筒3下端的外螺紋配合，裝配時(shí)，壓緊第二外筒5臺(tái)階上的密封圈，實(shí)現(xiàn)第二外筒5與金屬外筒3之間的密封。第二外筒5內(nèi)部與金屬外筒3形成儲(chǔ)液空間，其中充滿具有一定電導(dǎo)率的液體，液體的電導(dǎo)率為10-50mS/cm。。第二外筒5由金屬材料或絕緣材料制成。當(dāng)?shù)诙馔?為金屬材料制作時(shí)，如圖2所示，第二外筒5內(nèi)需要套裝入一絕緣