[发明专利]一种水下等离子体声源定向辐射装置

说明书

本发明公开了一种声源辐射装置，涉及一种水下等离子体声源定向辐射装置，旨在用以改善现有装置存在的放电电极头端面不耐烧蚀、烧蚀不均匀、易发生形变、损毁后不易更换、装置本身绝缘性和水密性差，用以提高等离子体声源峰值声压的聚能方案操作难度大、过程复杂等问题。本发明的技术要点包括：刚性抛物面声障板、阳极锥形支撑杆、阳极放电电极、阴极放电电极、阴极绝缘介质支撑台和法兰圆盘；刚性抛物面声障板底部与法兰圆盘中心相接；法兰圆盘上分布有用于外部等离子体声源设备密封固定连接的螺孔；阳极锥形支撑杆与刚性抛物面声障板内侧相接；阳极放电电极与阴极放电电极，其头端对应的放电中心位于刚性抛物面声障板抛物面的焦点上。

技术领域

本发明涉及一种声源辐射装置，尤其涉及一种水下等离子体声源定向辐射装置。

背景技术

水下等离子体声源，又叫电火花声源，其工作原理是基于苏联科学家尤特金提出的“液电效应”理论，即在液体介质中进行高电压、大电流的脉冲放电，产生强烈的冲击波实现声能辐射。等离子体声源具有高功率、窄脉宽、宽频谱等特点，在管道除垢、污水处理、卫生消毒、海洋地质勘探等领域发挥着广泛应用。

等离子体声源系统中具有大容量储能电容，正常工作时，其在微秒级的时间内向水下电极通道内放电，形成高温、高压的等离子体通道，从而汽化周围的水介质并且压力以较高的速度向外传播，形成辐射声脉冲。

超高温(10千开～100千开)、超高压(10千帕～100千帕)等离子通道对放电电极的耐高温、耐烧蚀、耐冲击等性能要求较高，电极头端面发生形变或烧蚀不均匀对辐射声脉冲的波形影响也较大。

现有技术中，已经公开的声源辐射装置往往存在一定缺陷，现有装置的放电电极头端面不耐烧蚀，容易出现烧蚀不均匀和易发生形变等现象，且电极使用寿命大多有限，当电极损毁后往往不易更换；同时，现有装置本身的绝缘性和水密性差，用以提高等离子体声源峰值声压的聚能方法又具有工程实现困难、操作难度大及操作过程复杂等问题，现有聚能方法也没有从减少系统回路电感量来提高峰值声压的角度进行考虑和设计。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种水下等离子体声源定向辐射装置，用以改善现有装置存在的放电电极头端面不耐烧蚀、烧蚀不均匀、易发生形变、损毁后不易更换、装置本身的绝缘性和水密性差，用以提高等离子体声源峰值声压的聚能方法工程实现困难、操作难度大及操作过程复杂等问题。

本发明采用的技术方案如下：

包括刚性抛物面声障板、阳极锥形支撑杆、阳极放电电极、阴极放电电极、阴极绝缘介质支撑台和法兰圆盘；所述刚性抛物面声障板底部与所述法兰圆盘中心相接；所述法兰圆盘上分布有用于外部等离子体声源设备密封固定连接的螺纹通孔；所述阳极锥形支撑杆与所述刚性抛物面声障板内侧相接；所述阳极锥形支撑杆中心处是矩形平台结构，所述阳极放电电极尾端连接在所述阳极锥形支撑杆上矩形平台结构的中心，阳极放电电极头端朝向所述刚性抛物面声障板底部；所述阴极绝缘介质支撑台密封固定连接在所述刚性抛物面声障板中心；所述阴极放电电极尾端连接在所述阴极绝缘介质支撑台的中心，所述阴极放电电极头端与所述阳极放电电极头端相对应；所述阳极放电电极与所述阴极放电电极，其头端对应的放电中心位于所述刚性抛物面声障板抛物面的焦点上。

进一步，所述刚性抛物面声障板为中空结构，刚性抛物面声障板上开设有抽真空接口，可用于对抛物面声障板进行真空处理。将刚性抛物面声障板真空处理后，由于声波不能在真空中传播，常规声障板的一部分透射波都会转变成反射波，进一步提高声障板的聚能效果。

进一步，所述刚性抛物面声障板、所述阳极锥形支撑杆和所述法兰圆盘是采用数控铣床加焊接技术成型。

进一步，所述阳极锥形支撑杆上矩形平台结构的中心设有带内螺纹的螺纹通孔，所述阳极放电电极尾端具有与所述内螺纹相匹配的外螺纹，所述阳极放电电极与所述阳极锥形支撑杆通过所述螺纹结构进行密封固定连接。