电火花震源
在微秒级别放电产生电弧汽化水形成冲击
电子装置,在微秒级别放电产生电弧汽化水形成冲击。交流电源经升压、整流后,储存在高压电容器组中,大量存储的高压电能通过专用的放电电极瞬间放电,在介质中通过脉冲大电流,使周围介质汽化,形成高温高压区,从而产生冲击波,成为振动波的震源。
起源及发展
电火花震源是最早应用于海洋地震勘探的非炸药震源,1957 年阿尔卑斯地球物理公司生产了世界第一台电火花震源系统。然而由于传统电火花震源子波重复性差,传统电火花震源逐步被枪震源所替代。近年来随着电力电子技术的发展,电火花震源又重新应用于海洋工程地震勘探,其电源部分和发射阵都得到了很好的改进,为区别于传统电火花震源,称为多电极电火花震源(MES),习惯上仍简称为电火花震源。
组成
电火花震源由电源控制台、变压整流、放电电阻、高压电容器组、特制点火开关、放电电缆及电极等部分组成。高压放电同轴电缆由车尾部引出,电缆末端装有专用的放电电极。
工作过程
电火花震源的工作过程是:
由人工控制将外部发电机(30KW)或市电所供电压220V或380V, 经调压器和高压变压器升压为10KV电压,整流后变直流储存到高压电容器组中,由控制系统监控测试充电情况和安全保护装置。充足电后,由人工或仪器遥控系统控制触发系列,使点火开关瞬时打开,在电容器组两极及电缆放电电极形成回路,在放电电极端产生电弧,从而形成电火花震源。
充电过程,由30KW柴油发电(或市电) 供给三相交流电于A、B、C、D端,通过空气开关和瓷保险RD的过流保护,三个交流电流表I用于监视三相充电电流是否一致,送到手柄自藕调压器下的初级,经调压送到升压变压器的初级,升压变压舍享为特制的干式变压器,可将电压升到1×104V,由T2的次级给出高压交流电,经由高压硅堆组成的三相桥式整流回路D1~D6整流, 变为高压直流,经电阻R1~R3将高压电能储存到高压电容器中,其中R1用来限制充电电流。点火过程也就是放炮过程,当电容器组C01、C02中的电压充到预定位时用KV表进行监视切断充电电源,根据仪器操作员命今,用遥控或手动通过触发装置T4 、T5接通分装在两组高压放电回路中的两个高压三极点火开关G01、G02 ,使两组电容器组中的储能通过各自的放电电缆,在电极端a 、b和a’、b’同时释放,形成两组组合激发的震源放电过程,即当用过震源不再放炮时,或在充电过程中发现问题不能放炮时,为了释放残留或储存在电容器组C01、C02中的电能,闭合触头就可达到放电的目的,C01通过电阻R2释放能量,C02通过R3释放能量。
特点
电火花震源是一种典型的非炸药地震勘探震源,安全绿色环保,对周围环境的影响小,可用于各种地震方法。并且可根据需求定制其激发频率、能量等参数,以此满足各种工况的使用要求。
其特点包括:
(1)激发的地震波频率与炸药激发的地震波类似,适合各种类型的地震勘探。电火花震源产生的塑性形变小,对周围环境破坏小,所以也适合城市地震勘探。
(2)多次激发子波一致性好。
(3)激发间隔可以定制,既适合走航式探测也适合定点放炮应用。
(4)体积较小,适合陆地和水域等不同野外条件,适用面较广,能量较大。常见能量从几百焦耳到几十万焦耳,勘探深度从几米到几千米。
应用
电火花震源多用于海洋工程地震调查,其穿透深度100~250 m,并具有很高的分辨率。根据水深、底质类型、所需的地层穿透深度等要求的不同,震源的输出能量可以在几十到数千焦耳之间。多电极电火花震源也已经可以用于深层地震调查。
对比
电火花震源与其他震源的对比
空气枪震源对比,由于完全没有“气泡效应”,效果优于空气枪。并且,同能量情况下,电火花震源比空气枪震源体积小,重量轻几个数量级。
与重锤震源相比,其激发的地震波频率高于重锤,适合地质构造精细结构的探测。
炸药震源对比,绿色环保,对周边环境影响小。
最新修订时间:2022-09-27 11:56
目录
概述
起源及发展
组成
工作过程
参考资料