[其他]气泡效应小峰值声压强的气体声源

说明书

本实用新型所涉及的技术领域是海洋地震勘探震源。

通过突然释放压缩气体产生震波的震源装置在国外已广泛使用，其中比较有代表性的有在一九七二年四月四日在美国专利上发表的，专利号为3，653，460的装置。其结构是由电磁阀、控制室、主气室、贮能室、活塞和其它部件组成。它是把高压气体爆炸性释放直接进入周围液体介质，从而产生震波的。该装置采用了气室分隔法来消除气泡效应，即将贮能室按一定的比例分隔为两部分。这样可使一次压力脉冲峰值P₁与二次压力脉冲峰值P₂之比值最高可提高至6左右，但是另一个不容忽视的因素——一次压力脉冲峰值P₁也降低得较多，可达4分贝左右，从而降低了震源的效果。

另外，该装置从结构上看，密封形式采用活塞的两个底面同时压紧密封圈来达到密封效果。这种密封结构不仅复杂，而且对加工精度的要求也较高。

本实用新型的目的在于提高一次压力脉冲峰值P₁与二次压力脉冲峰值P₂的比值，同时又不至于削弱一次压力脉冲峰值P₁，并使装置结构简化，使装置活塞的开启和关闭加快，提高频谱的高频成分，节省气体的用量。

为了达到上述目的，本实用新型采用减少主气室上每一个排气孔的开孔面积和增加开孔的数量，并使开孔总面积控制在50cm²～120cm²之间，开孔数量在5－12个之间，主气室排气孔总面积与阀口平均横截面积之比在1.0～3.0之间。其它各部件之间也采用了适当的比例关系。

本实用新型在主气室和贮能室之间置有一个阀座，并且使活塞底面（与阀座接触的一面）外径与阀座内径之比在1.5－3.5之间。在活塞组件上装有一个直接与控制室壁贴紧的弹性密封圈。另外活塞采用强度高，比重轻的材料。

图1，待引爆状态。

图2，引爆状态。

本实用新型的工作原理：高压气体由进气接头〔11〕进入控制室〔2〕并通过活塞孔〔12〕进入贮能室〔8〕，控制室〔2〕借助密封圈〔3〕来密封。由于活塞上部的受力面积S₁大于活塞底部起始受力面积S₂（阀口面积减去活塞通孔面积），所以作用在活塞上部的力F₁大于作用在活塞底部的力F₂，在F₁与F₂的合力作用之下，活塞底部紧贴阀座〔7〕，使贮能室〔8〕也处于密封状态，称为待引爆状态。见图1，当需要引爆时，由数字仪通过控制器给电磁阀通以一定宽度的电脉冲，电磁阀〔1〕随即打开，高压气体迅速进入阀内，并通过电磁阀的出口沿着控制气室〔2〕壁内通道进入引爆气室〔4〕，因此在活塞S₃面上受到力F₃，随着气体进入引爆气室，F₂加上F₃的力大于力F₁，使活塞起动，一旦活塞起动，活塞底部受力面积骤然增大，使得活塞迅速向上运动，当活塞的底部到达并经过主气室〔9〕的排气孔〔6〕时，贮存在贮能室〔8〕中的高压气体骤然释放，如图2，而形成一个地震脉冲，辐射声能。

随着电磁阀的关闭，贮能室中高压气体的释放，压力骤降，而控制室一直保持高压，所以活塞很快地向下运动，恢复如图1的活塞位置。当贮能室的压力再次形成，使其再度处于待引爆状态。

以下为本实用新型的一个实施例：

开孔总面积为55cm²，开孔数量为8个，阀口平均横截面积与贮能室平均横截面积之比为1：2.5，阀座一侧沿小径边缘起一凸缘，该凸缘表面采用弧线形式，阀座材料为尼龙1010，活塞材料采用锻铝或Ti6A14V，其它各部件之间采取一定的比例关系。

实验证明，采取本实用新型这一结构，可以提高一次压力脉冲峰值P₁与二次压力脉冲峰值P₂之比值，同时又不至于削弱一次压力脉冲峰值P₁，以下是测试的结果：

在水深45米，工作压力为130巴，震源装置深9米，接收检波器与排气孔距为1米，装置容积在0.4－4.7升之间测得峰值压力P₁（0－峰，不滤波）为2.10－3.40巴一米，一次压力脉冲峰值P与二次压力脉冲峰值P之比值在3.0－6.8之间，一次压力脉冲上升时间t_r为1－2毫秒，频谱效率η0－100（在0－100赫兹频带内的谱能与0－500赫兹频带内的谱能之比）为72.9－85.5％。