专利名称：海洋勘探电火花震源的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种地球物理勘探设备，特别涉及用高压脉冲放电产生脉冲声波的海洋勘探 电火花震源。
背景技术：
电火花震源作为一种大功率脉冲声源，与其他脉冲声源(如可控声源、超声波声源、重 缍声源、气枪声源、炸药声源)相比，具有结构简单、安全、能量易于控制和调节、激发时 间准确、施工效率高，功率大等优点，已在地质勘探中得到广泛应用，如中国科学院电工研 究所研制的海洋及陆地电火花震源(最高储能达600kJ),荷兰Geo-resources公司的多电 极海洋高分辨率电火花震源等，中国专利85103629, 01233188.0，等。其工作原理是将储存 在高压电容器组中的能量通过高压放电开关、放电.电极快速在水中释放产生强大的脉冲声压 力波，再通过接收声波在地层中的反射信号并经过处理后可获得地层的分布情况，如油气、 煤炭和其它矿产资源的分布等。
中国专利85103629， 01233188是用于陆地地震勘探的，采用的是工频变换充电技术， 气体放电开关，单电极放电方式，体积大，声波主频低，开关调节及维护不便。Geo-resources 公司的多电极海洋高分辨率电火花震源，采用中频谐振充电，高压变换部分为油浸式结构， 体积较大> 维护不便。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术如工频或中频充电、气体放电开关、单电极放电等的缺点， 针对海洋环境的特殊应用要求，提供了一种海洋勘探电火花震源。本发明采用高频变换恒流 充电技术，干式变压器技术，半导体开关技术以及特殊的传输电缆及放电电极结构，使震源 具有功率大，可靠性高，维护简单，可以满足海洋高分辨率地震勘探的要求。
本发明海洋勘探电火花震源由整流滤波电路，全桥逆变电路，高压整流电路，储能电容 器组，放电开关，传输电缆，放电电极，控制电路组成。
三相交流电经过整流滤波电路的三相整流桥、滤波电容后变换为530伏左右的直流，供 给全桥逆变电路，全桥逆变电路由四个开关功率管组成，其输出经高压整流电路的谐振电容 器后与高频高压变压器的原边相连，高频高压变压器的副边与高频高压整流桥相连，高频高 压整流桥的两个输出端分别与储能电容器组相连，储能电容器组的高压端与放电开关的阴极连接，储能电容器组的低压端与传输电缆一端的外导体相连，放电开关的阳极与传输电缆一 端的内导体连接，传输电缆另一端的内导体、外导体分别与放电电极的高压电极和电压电极 连接。控制电路输出驱动控制信号给全桥逆变电路的四个开关功率管，以及触发控制信号给 放电开关。
本发明的积极效果是-
1能量大，储能连续可调，充电效率高，并采用模块化结构设计，维护简便。 2高压变压器采用干式无油结构，体积小，便于维护。
3放电开关采用半导体器件，通流能力强，可靠性高。
图l是本发明海洋勘探电火花震源结构组成示意图，图中l整流滤波电路，2全桥逆
变电路，3高压整流电路，4储能电容器组，5放电开关，6传输电缆，7放电电极，8控 制电路；
图2是本发明海洋勘探电火花震源电路示意图，2全桥逆变电路，4储能电容器组，5放 电开关，6传输电缆，7放电电极，8控制电路，15三相整流桥，16滤波电容，17谐振电 容器，18高频高压变压器，19高频高压整流桥；
图3是本发明传输电缆结构示意图，图中9内导体，10绝缘体，ll铠装体，12外 导体，13护套；
具体实施例方式
下面结合附图及具体实施方式
详细说明本发明的内容。
如图1所示本发明海洋勘探电火花震源包括整流滤波电路1，全桥逆变电路2，高压 整流电路3，储能电容器组4，放电开关5，传输电缆6，放电电极7，控制电路8组成。整 流滤波电路1用来将三相交流电压变换成直流电压，全桥逆变电路2用来将直流电压逆变成 高频交流电压，高压整流电路3将高频交流电压变换成高压直流给储能电容器组4充电。储 能电容器组4用来进行电能的储存，由多台高压电容器并联组成储能电容器组4，放电开关 5采用半导体器件，传输电缆6采用同轴电缆，连接在放电开关5和放电电极7之间，进行 电能的传输，放电电极7用来完成电能的释放，实现电能到声能的转换，控制电路8用来完 成震源的控制触发及安全保护功能。
图2是本发明的电路组成示意图，三相交流电经过整流滤波电路1的三相整流桥15的 三个交流输入端输入，两个输出端分别为正端和负端，正端与滤波电容16的正极相连，负 端与滤波电容16的负极相连。三相交流电经过整流滤波电路1后变换为530伏左右的直流， 供给全桥逆变电路2，全桥逆变电路2由四个开关功率管组成，左上端开关功率管的集电极与右上端开关功率管的集电极相连后与滤波电容16的正极相连，左下端开关功率管的发射
极与右下端开关功率管的发射极相连后滤波电容16的负极相连。左上端开关功率管的发射 极与左下端开关功率管的集电极相连后与谐振电容器17的一端相连，谐振电容器17的另一 端与高频高压变压器18的原边的一端相连，右上端开关功率管的发射极与右下端开关功率 管的集电极相连后与高频高压变压器18的原边的另一端相连。高频高压变压器18的副边两 端分别与高频高压整流桥19的两个输入端相连，高频高压变压器18采用干式无油结构。高 频高压整流桥19的负和正两个输出端分别与储能电容器组4的高压端和低压端相连，储能 电容器组4由多台储能电容器并联组成，所有储能电容器的高压端连在一起，低压端连在一 起。储能电容器组4的高压端与放电开关5的阴极连接，储能电容器组4的低压端与传输电 缆6—端的外导体12相连，放电开关5的阳极与传输电缆6—端的内导体9连接，传输电 缆6另一端的内导体9与放电电极7的高压电极连接、外导体12与放电电极7的电压电极 连接。控制电路8输出两路驱动控制信号， 一路信号的正端和负端分别连接到全桥逆变电路 2的左上和右下两个开关功率管的基极和发射极，另一路信号的正端和负端分别连接到全桥 逆变电路2的右上和左下两个开关功率管的基极和发射极，控制电路8输出一路触发控制信 号，信号正端连接到放电开关5的触发极，信号负端连接到放电开关5的阴极。
图3是本发明传输电缆结构示意图，采用同轴结构，由内向外依次为内导体9，绝缘体 10,铠装体ll，外导体12，护套13，所述的内导体9，绝缘体IO,铠装体ll，外导体12， 护套13的中心位于同一轴线上。内导体9采用金属材料例如铜制成。绝缘体10采用绝缘材 料例如高密度聚乙烯制成。铠装体11采用绝缘材料例如芳纶制成，用来提高电缆的抗拉强 度。外导体12采用金属材料例如铜制成。护套13采用绝缘材料例如聚氨酯制成。
本发明具体实施例如下震源最大储能20-40千焦耳，连续可调，储能电容器组最高 工作电压5千伏，放电开关采用高压可控硅。传输电缆四根，每根长约80-100米，放电电 极分四组，每组高压电极个数400个，可根据实际使用的能量等级选择合适的放电电极。震 源充电速率大于4千焦耳/秒，最高放电重复频率12次/分钟。
本发明工作过程如下三相交流电源经整流滤波电路1、全桥逆变电路2、高压整流电 路3后对储能电容器组4充电，充电到预置值时，可用手动或遥控方式触发放电开关5导通， 储能电容器组4储存的电能经传输电缆6通过置于水中的放电电极7放电，产生脉冲声波， 控制电路8用来完成震源的控制触发及安全保护功能。
本发明作为脉冲声源可应用于海洋地震勘探等领域。
权利要求
1、一种海洋勘探电火花震源，包括放电开关(5)，传输电缆(6)，放电电极(7)，控制电路(8)，其特征在于，该震源还包括整流滤波电路(1)，全桥逆变电路(2)，高压整流电路(3)和储能电容器组(4)；整流滤波电路(1)将三相交流电压变换成直流电压；全桥逆变电路(2)将直流电压逆变成高频交流电压；高压整流电路(3)将高频交流电压变换成高压直流，给储能电容器组(4)充电；储能电容器组(4)进行电能的储存；传输电缆(6)连接在放电开关(5)和放电电极(7)之间，进行电能的传输；放电电极(7)用来完成电能的释放，实现电能到声能的转换；控制电路(8)实现震源的控制触发及安全保护功能。
2、 按照权利要求1所述的海洋勘探电火花震源，其特征在于，三相交流电经过所述的 整流滤波电路(1)的三相整流桥(15)、滤波电容(16)后供给所述的全桥逆变电路(2)， 所述的全桥逆变电路(2〉的输出经谐振电容器(17)后与高频高压变压器(18)的原边相 连，高频高压变压器(18)的副边与高频高压整流桥(19)相连，高频高压变压器(18) 采用干式无油结构；高频高压整流桥(19)的两个输出端与所述的储能电容器组(4)相连， 所述的储能电容器组(4)的高压端与所述的放电开关(5)的阴极连接，所述的储能电容 器组(4)的低压端与所述的传输电缆(6) —端的外导体(12)相连，所述的放电开关(5) 的阳极与所述的传输电缆(6) —端的内导体(9)连接，所述的传输电缆(6)另一端的内 导体(9)与所述的放电电极(7)的高压电极连接，外导体(12)与所述的放电电极(7〉 的电压电极连接；所述的控制电路(8)输出驱动控制信号给所述的全桥逆变电路(2)的 四个开关功率管，以及触发控制信号给所述的放电开关(5)。
3、 按照权利要求l所述的海洋勘探电火花震源，其特征在于，传输电缆(6)采用同轴 结构，由内向外依次为内导体(9)，绝缘体(10)，铠装体(11)，外导体(12)，护套(13)， 内导体(9)，绝缘体(10)，铠装体(11)，外导体(12)，护套(13)的中心位于同一轴线 上。
全文摘要
一种海洋勘探电火花震源，包括放电开关(5)，传输电缆(6)，放电电极(7)，控制电路(8)，其特征在于，该震源还包括整流滤波电路(1)，全桥逆变电路(2)，高压整流电路(3)和储能电容器组(4)；整流滤波电路(1)将三相交流电压变换成直流电压；全桥逆变电路(2)将直流电压逆变成高频交流电压；高压整流电路(3)将高频交流电压变换成高压直流，给储能电容器组(4)充电；储能电容器组(4)进行电能的储存；传输电缆(6)连接在放电开关(5)和放电电极(7)之间，进行电能的传输；放电电极(7)用来完成电能的释放，实现电能到声能的转换；控制电路(8)实现震源的控制触发及安全保护功能。
文档编号G01V1/02GK101424744SQ200810239219
公开日2009年5月6日 申请日期2008年12月4日 优先权日2008年12月4日
发明者芃 万, 萍 严, 衡 吴, 孙鹞鸿, 王运强, 袁伟群, 高迎慧 申请人:中国科学院电工研究所