a)为本发明微孔电极的结构示意图。
[0034]图6(b)为基于微孔电极结构场强/电流密度随空间半径的变化曲线示意图。
[0035]图7为本发明平面发射阵关于声压的实测结果示意图。
【具体实施方式】
[0036]为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及【具体实施方式】对本发明的技术方案进行详细说明。
[0037]图3、图4和图5为本发明对应平面发射阵、柱面发射阵和球面发射阵的三种实施方式。三种结构的共同点都是多孔绝缘层覆盖高压电极，使其与低压电极隔离。
[0038]如图3所示，平面发射阵由接高压的金属平板电极1、多孔绝缘层2和接低压的金属框架3构成，其中金属平板电极I内嵌在多孔绝缘层2中。多孔绝缘层2按结构上分为上下两部分，上半部分是没有微孔4的部分，主要用于隔开接高压的金属板I和接低压的金属框架3，实际上接低压的金属框架3也是平面结构，与接高压的金属板I平行。多孔下半部分是含有微孔4的部分，使得接高压的金属板I只在微孔4中裸露于水中，进而能够形成微孔放电。而且，接高压的金属板I通过穿过接低压的的金属框架3的接线柱引出，并且接线柱与接低压的金属框架3通过绝缘层绝缘，进而能够连接到高压输出端。在接低压的金属框架3上，有接线柱引出，用于连接低压端，实现完整的放电回路。
[0039]如图4所示，柱面发射阵由接高压的柱状金属电极(在多孔绝缘层2内部，图中未标出)、多孔绝缘层2和接低压的金属框架3构成，I为放电微孔。接高压的柱状金属电极由多孔绝缘层2覆盖。接低压的金属框架3与接高压的柱状金属电极被多孔绝缘层2隔离。在柱面部分，接低压的金属框架3与多孔绝缘层交替排列，并覆盖在多孔绝缘层2上的没有微孔I的部分。接高压的柱状金属电极的底部与接低压的金属框架2被绝缘层隔离。接高压的柱状金属电极顶部引出接线柱用于连接高压输出端，并且与接低压的金属框架2通过绝缘层隔离。接低压的金属框架2顶部引出接线柱，用于连接低压部分。
[0040]如图5所示，球面发射阵由接高压的球形金属电极(在多孔绝缘层2内部，图中未标出)、多孔绝缘层2和接低压的金属帽3构成，I为放电微孔。接高压的金属球状电极被多孔绝缘层2覆盖。其中，多孔绝缘层2是空心球状结构，微孔I分布在除顶部区域外的部分。接高压的球状金属电极从顶部引出接线柱用于连接高压输出端，并且与接低压的金属帽3通过绝缘层隔离。接低压的金属帽覆盖在多孔绝缘层2的顶部，通过适当的结构相连接。在接低压的金属帽3上引出接线柱，用于连接低压端。
[0041]以下我们采用单孔平面发射阵和传统电极，对比了两种电极结构的声压。具体实施中采用全固态高压脉冲电源，储能电容为2yF，当单脉冲能量为30J时，电容充电电压约为-5.4kV;通过触发晶闸管的导通，将储存在电容中的电能释放到水中。在直径260mm，高250mm的不锈钢水槽中进行放电，其中用于测量声信号的水听器布置在距离放电位置7.5mm的位置，水体温度约为20 0C，电导率约为53mS/cm，与海水相当，微孔直径约为Imm，孔深为3mm，金属平板材料为铜，绝缘层为聚四氟;传统电极采用的是直径约Imm的铜丝，周围覆盖聚四氟绝缘层的电极。
[0042]本实施方式中单个微孔的结构如图6(a)所示，其主要特征是高压电极部分与水体的接触是通过一段绝缘层上的微孔实现。如果微孔孔径足够小，微孔内电场和电流密度分布均匀，如图6(b)所示，那么加热水体的时间将缩小，且气泡产生时仍能维持高场强，更能激发气泡中的等离子体放电。由于绝缘层具有一定的强度，可以让气泡积聚更多的内能，进而形成更强的声压和更大的气泡尺寸。
[0043]图7给出了单脉冲能量为30J时的不同电极结构的脉冲声信号。结果表明，采用微孔电极可以明显增大声压幅值，所以对应的声能量也明显提高。
[0044]上述的对实施例的描述是为便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对上述实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于微孔电极结构的等离子体震源发射阵，其特征在于，包括:接高压的金属电极Dl、接低压的金属电极D2以及具有多孔结构的绝缘介质； 所述的金属电极Dl和金属电极D2通过所述的绝缘介质隔离，且金属电极Dl仅通过绝缘介质上的微孔裸露于水中。2.根据权利要求1所述的等离子体震源发射阵，其特征在于:所述的等离子体震源发射阵为平面结构、柱状结构以及球状结构。3.根据权利要求2所述的等离子体震源发射阵，其特征在于:当所述的等离子体震源发射阵为平面结构时，则所述的金属电极Dl和金属电极D2均采用金属面板，所述的绝缘介质采用多孔绝缘层，金属电极Dl嵌于多孔绝缘层中并将多孔绝缘层分为上下两部分，上半部分的多孔绝缘层不具有微孔且外侧与金属电极D2贴合，下半部分的多孔绝缘层具有多个微孔，使得金属电极Dl仅通过这些微孔裸露于水中； 所述的金属电极Dl和金属电极D2均通过各自的接线柱引出分别接高压和低压，金属电极Dl的接线柱依次穿过多孔绝缘层的上半部分以及金属电极D2后引出并与金属电极D2绝缘。4.根据权利要求2所述的等离子体震源发射阵，其特征在于:当所述的等离子体震源发射阵为柱状结构时，则所述的金属电极Dl采用柱状金属电极，所述的绝缘介质采用绝缘壳体，所述的柱状金属电极被绝缘壳体包裹，所述的绝缘壳体侧面开有呈阵列排布的多个微孔，使得金属电极Dl仅通过这些微孔裸露于水中；绝缘壳体侧面上还贴有多块条状金属电极，所述的条状金属电极与绝缘壳体上的各列微孔交替排列;所述绝缘壳体的顶面设有金属面板，所述的多块条状金属电极共同连接于该金属面板上并与金属面板共同组成所述的金属电极D2; 所述的金属电极Dl和金属电极D2均通过各自的接线柱引出分别接高压和低压，金属电极Dl的接线柱依次穿过绝缘壳体的顶面以及金属面板后引出并与金属面板绝缘;金属电极D2的接线柱从金属面板上引出。5.根据权利要求2所述的等离子体震源发射阵，其特征在于:当所述的等离子体震源发射阵为球状结构时，则所述的金属电极Dl采用球状金属电极，所述的金属电极D2采用金属帽，所述的绝缘介质采用多孔绝缘层，所述的球状金属电极被多孔绝缘层包裹且通过多孔绝缘层上的微孔裸露于水中；球状金属电极顶部的多孔绝缘层不具有微孔且所述的金属帽即设于球状金属电极顶部的多孔绝缘层上； 所述的金属电极Dl和金属电极D2均通过各自的接线柱引出分别接高压和低压，金属电极Dl的接线柱依次穿过球状金属电极顶部的多孔绝缘层以及金属帽后引出并与金属帽绝缘。6.根据权利要求1所述的等离子体震源发射阵，其特征在于:所述微孔的孔径不超过1mm，孔深不超过lcm，孔间距不超过10cm。7.根据权利要求1所述的等离子体震源发射阵，其特征在于:所述的金属电极Dl采用铜或不锈钢材质。8.根据权利要求1所述的等离子体震源发射阵，其特征在于:所述的金属电极D2采用不锈钢材质。9.根据权利要求1所述的等离子体震源发射阵，其特征在于:所述的绝缘介质为交联聚乙烯或聚四氟。
【专利摘要】本发明公开了一种基于微孔电极结构的等离子体震源发射阵，包括：接高压的金属电极D1、接低压的金属电极D2以及具有多孔结构的绝缘介质；金属电极D1和金属电极D2通过绝缘介质隔离，且金属电极D1仅通过绝缘介质上的微孔裸露于水中。本发明使高压电极部分与水体的接触是通过一段绝缘层上的微孔实现，如果微孔孔径足够小，微孔内电场和电流密度分布均匀，那么加热水体的时间将缩小，且气泡产生时仍能维持高场强，更能激发气泡中的等离子体放电；且由于绝缘层具有一定的强度，可以让气泡积聚更多的内能，进而形成更强的声压和更大的气泡尺寸。因此本发明可以有效提高电声效率，同时通过合理的微孔位置排列，可以有效压制气泡脉冲。
【IPC分类】G01V1/38
【公开号】CN105676293
【申请号】CN201610035906
【发明人】张连成, 黄逸凡, 刘振, 闫克平
【申请人】浙江大学
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年1月20日