[发明专利]一种电磁式脉冲声源

说明书

技术领域

本发明涉及脉冲功率技术领域，具体地，本发明涉及一种电磁式脉冲声源。

背景技术

电磁脉冲声源的原理是高压储能电容器通过电感线圈放电，使线圈上覆盖的金属振膜感应产生电磁场，振膜磁场与线圈磁场相互作用产生排斥力，激发周围介质形成声波。与其它声源相对比，电磁脉冲声源有以下特点：(1)声源所辐射的声脉冲特性，主要取决于声源本身的电声结构，辐射的声脉冲波形十分规则，具有极佳的宽带谱结构，而且能够根据要求很方便地改变声脉冲的峰值压力和宽度；(2)安全可靠，信号可重复性好，可以作为水声物理实验、地质勘探和非线性声学的研究等领域的宽带声源。

电磁式脉冲声源通常由储能电容、开关、发射线圈等部分组成。参考文献有：专利权人为华乐荪、胡嘉忠，专利申请号为85100714的电磁脉冲换能器。专利85100714针对小能量激励情况下电磁式脉冲换能器电声转换效率低的问题，提出了一种新的设计方法，可以提高电声转换效率，声源级达到107分贝。

专利85100714所述设计方法局限于小能量激励换能器的情况，对于大能量激励换能器的情况并不适用；声源级低，只有107分贝，大大限制了电磁式脉冲声源的使用范围；控制方式简单，不支持总线通讯。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种电磁式脉冲声源。

根据本发明的电磁式脉冲声源，该脉冲声源包括脉冲声源外壳1，其特征在于，所述脉冲声源还包括脉冲电容2、触发系统、发射单元4、第一恒流式充电电源5、第二恒流式充电电源6和控制电路7；

所述触发系统包括真空触发管3和触发控制模块，所述触发控制模块包括MOSFET、电容N和变压器1；所述的MOSFET的栅极连接驱动芯片，MOSFET的源极连接变压器1的初级线圈，MOSFET的漏极连接电容N一端，电容N的另一端与变压器1的初级线圈连接；所述的变压器1的次级线圈的一端与真空触发管2的触发端A连接，另一端与真空触发管2的阴极B连接并接地；所述的真空触发管2的阳极D连接至脉冲电容2，该脉冲电容2与第二恒流式充电电源6连接，用于对脉冲电容2的充电；

所述发射单元4包括一换能器，该换能器包括震动片45、电感线圈61、底座47和外壳48，所述的电感线圈61采用平面金属板进行电火花线切割而成，电感线圈61之间的空隙采用绝缘带14填塞；所述的电感线圈61和震动片45同轴粘接后嵌设于外壳48形成的凹槽中，并用底座47扣合密封后，通过环氧胶灌注为一体；

所述控制电路7与触发控制模块和第一恒流式充电电源5相连接，所述触发系统通过真空触发管3与发射单元4的电感线圈61连接。

根据本发明的电磁式脉冲声源装置，所述控制电路7包括一单片机、CAN总线芯片、MOSFET驱动芯片、高低电压电源驱动芯片、电容和至少1个MOSFET；

所述单片机的CAN总线接口通过CAN总线芯片与所述计算机连接，用于接收计算机发出的控制指令；

所述单片机的输入、输出端口连接高低电压电源驱动芯片的输入端口，所述高低电压电源驱动芯片的输出端口连接若干继电器，用于控制电容N和外部脉冲电容的充电；

所述单片机输入、输出端口连接MOSFET驱动芯片的输入端口，所述MOSFET驱动芯片的输出端口连接MOSFET的栅极，所述MOSFET的漏极接电容N，源极接地，用于控制电容N并通过变压器实现外部脉冲电容的放电。

根据本发明的电磁式脉冲声源装置，控制电路7还包括一防护电路，该一防护电路设置在CAN总线和计算机之间，包括三路并联设置在CAN总线的两端的两个串联的瞬态抑制二极管、两个串联的防雷管和另一个防雷管，其中，两个串联的瞬态抑制二极管之间接地，两个串联的防雷管之间接地，用于消除放电瞬间产生的强电磁场对控制电路中芯片的破坏和干扰。

根据本发明的电磁式脉冲声源装置，所述的真空触发管2的耐压为5～10KV，所述的MOSFET的耐压为500V。

根据本发明的电磁式脉冲声源装置，在所述发射单元4的换能器中；

所述的电感线圈61和震动片5之间同轴设置有绝缘垫44；

所述的震动片45的上面覆盖与外壳48匹配的圆形密封垫43，该密封垫43通过螺栓42固定于压环41和外壳48之间；

所述的电极13上套设有绝缘端子49；

所述的震动片45采用轻质高导电率的金属薄片，包括选自铝合金、钛合金和镁铝合金中的任一种；

所述的外壳48采用导磁材料；

所述的绝缘带14的厚度与电感线圈61的厚度一致，为6～8mm；