随着炸药震源流程上的手续复杂,使用过程中限制大的问题,电火花震源开始使用在野外油气勘探和大距离地层CT。传统的电火花震源体积大较为笨重,且严重依赖市电或发电机供电,给实际生产施工带来诸多不便。为了解决电火花震源供电和重量的问题,提高电火花震源的生产效率,本文研究与设计了一种基于锂电池供电的便携式电火花震源。相较于传统市电供电的电火花震源,本设计解决了复杂山区勘探时电火花震源充电困难的问题。首先,本文对电容器充电的工作方式进行了研究,主要研究了串联谐振、并联谐振以及串并联谐振三种工作特性。本文研制的电火花震源的供电电源采用串联谐振模式。通过调整电路中补偿电容,优化了锂离子电池的输出电流,使锂离子电池获得最佳的输出特性,同时优化供电电源的体积,符合了便携性的要求,锂离子充电电源的供电模式,扩大了电火花震源的使用场景。其次,本文设计的电火花震源脉冲电容容量200μF,充电电压最高达10kV,充电时间在25s,放电开关导通延时小于0.1ms,放电能量最大为10kJ,10kJ激发情况下可完成100次放电,突破了传统电火花震源能量不足的问题。输出的同步信号和第一脉冲压力波时间差小于1ms,电火花震源产生的地震波能量主频在100-1000Hz,主要用于浅层勘探。地震波勘探深度在100m左右,深度因不同地质条件有所不同。传统电火花震源至少需要2名工人进行操作,在不提供市电的地区还需要额外准备发电机供电,施工效率低下。本文设计的电火花震源使用锂离子电池供电,体积和重量相比传统震源大大减小,只需要1名工人即可操作。因为锂电池充电电源是本设计的关键,故本文重点研究了充电电源模块。采用SG3525控制芯片,对外部电路进行多重保护,取消传统电火花震源的机械开关和三电极电火花开关,更换为IGBT开关,延迟更低,减少了放电过程中的能量损耗。传统电火花震源通过声信号和电流变化来确定震源的激发信号,接收信号延迟较高。本设计则重新设计了放电电缆和放电电极,在放电电极钢管内加入玻璃光纤,通过放电电极放电瞬间产生的光信号来确定地震激发时刻,信号接收和地震激发时刻基本无延迟,简单易操作。脉冲电容器在放电时刻,设备电路的大电流导致电感干扰大,基本无法直接测量放电电极附近的地震波信号。采用光纤输出的方式,减少了电流和电感干扰,可以做到零延时触发地震仪,提高数据的准确性。通过实验发现,电火花震源样机可以用于实验。锂离子电池充电电源可以取代传统市电和发电机供电,这是便携性上的重要一步。设计的电火花震源子波一致性较好,频谱较宽。在接下来的工作中,进一步减小电容箱体积,更换48V锂电池组,增加电路的稳定性。