高解析度物探地震檢波器的製作方法
2023-05-22 02:55:21
專利名稱：高解析度物探地震檢波器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種地球物理勘探檢測傳感裝置，特別是涉及一種動圈式速度型的物探地震檢波器，適用於陸地、沙漠、山地、沼澤等不同地表條件的地質勘探和工程測量。
二背景技術：
地震檢波器是一種用來將地震能量轉換成與地震波速度相對應的電壓傳感器，廣泛的應用於石油、煤炭、地礦行業等的地質勘探、檢測。其結構原理主要是在檢波器芯體中設有一對抗橫向幹擾能力比較強的彈簧片和線圈組成的諧振系統，該諧振系統置於檢波器圓柱形永磁性外殼及其中心內置的磁鋼、磁軛等組成的磁路工作氣隙中，在地面發生振動時，固定於地面的檢波器外殼隨之運動，檢波器中的線圈也在磁迴路工作氣隙中做上下往復振動，根據法拉第電磁感應原理，線圈在磁場中以相對速度做切割磁力線運動，那麼在線圈繞組兩端就會產生相應的低失真的感應電動勢，由絕緣子引出端輸出，同時在鋁製線圈架感應出渦流，此渦流在磁場中產生一個與運動方向相反的阻尼力，也就是電磁阻尼，使諧振系統作阻尼運動。為了增大檢波器的阻尼，有時在檢波器輸出端連接有阻尼電阻。檢波器的感應電動勢與地震波的速度成正比。
一般來講，地震檢波器性能的好壞主要取決於磁鋼的性能及線圈運動是否始終處於均勻磁場中，而目前常用的速度型地震檢波器由於受磁鋼性能的限制和磁路結構設計上的缺陷，封閉性較差，檢波器中的線圈繞組並不是完全在均勻磁場內運動，導致檢波器抗電磁幹擾能力較差，輸出信號失真嚴重，精度低，靈敏度受到一定限制，從而使檢波器輸出信號顯示的地震信息資料不能夠正確得到反映。在地震檢波器的實際使用過程中有時採用多個檢波器串、並聯組合使用，這就需要多個檢波器相互間有較小的偏差，儘量保持性能一致，而檢波器的一致性匹配問題並不是那麼容易解決的，組合使用還增加更多的使用成本。
目前的檢波器普遍存在的缺陷是動態範圍較小，只有50～60分貝；失真度大，小於等於0.2％；精度低，只有±5％；抗橫向幹擾能力差，大於200赫茲；解析度低在1公裡左右，不能滿足物探精細勘探高解析度的要求。
中國發明專利ZL 95195123.8(公開號為CN 1122857C)提出一種高解析度地震檢波器，磁體採用稀土族元素，能夠產生足夠強的磁場，使極靴可以做得比線圈框架上的線圈更長，從而提供一個可以讓線圈在其中運動的均勻磁場，以減小檢波器產生的諧波失真量；中國實用新型ZL 200420053510.7(公開號為CN2722268Y)提出一種高精度地震檢波器，軛鐵兩端的軛鐵邊與線圈繞線窗口對應，上、下軛鐵兩端的軛鐵邊寬度大於線圈繞線窗口的寬度，使線圈繞線窗口內的漆包線在限定的範圍運動始終處於均勻磁場中，結構緊湊、合理，裝配容易，工藝性好，信號超低失真、高精度；中國發明專利ZL 99115794.X(公開號為CN1277363A)提出一種輻向磁路結構的地震檢波器，在上、下頂蓋之間分別設隔離支環、襯套，在輻向永磁體與鐵芯之間形成較強的均勻磁場，從而提高檢波器的靈敏度，減少諧波失真，缺點是結構稍微複雜了一些。
三、實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題克服現有技術的不足，提供一種動態範圍大、失真度小、抗橫向幹擾能力強的高解析度物探地震檢波器。
本實用新型解決上述技術問題採用的技術方案一種高解析度物探地震檢波器，在圓柱形永磁性殼體的頂蓋和底蓋之間安裝有上磁靴、磁鋼、下磁靴組成的柱形磁芯體，在所述的永磁性殼體與柱形磁芯體之間的環形空間構成的磁路工作氣隙中，設有由纏繞在線圈架上的線圈組和懸掛、支撐線圈架的彈簧片構成的諧振系統，上、下兩組彈簧片的外側端分別連接線圈架的上、下兩端，其內側端分別匹配固定在上、下磁靴外端面設置的圓環形突起臺階沿與頂蓋的下沿和底蓋的上沿之間，從線圈組線圈引出輸出信號，所述的磁靴為上端大、下端小的兩段圓柱體，上、下兩個磁靴反對稱安裝，其小端向裡，兩者之間的圓柱體磁鋼直徑與磁靴小端直徑相等，在上、下磁靴的小端和圓柱體磁鋼的周圍設有補償環。
所述的磁靴其大端圓柱體段的長度大於小端圓柱體段的長度，所述的補償環外徑尺寸不大於磁靴大端圓柱體段直徑尺寸。
所述的線圈架為三段式分體粘接，組成線圈架的連接環為銅材料，上、下連接環上設置的繞線槽的寬度小於線圈架中間實體連接環的長度。
本實用新型積極有益效果1、本實用新型檢波器通過改變線圈架結構和材料，縮短了線圈架繞線槽的尺寸，加大了線圈架的重量，並對自由度大的零件加設了卡簧，使懸掛的諧振系統更穩，使檢測波輸出信號失真度變低，達到小於0.03％；增強了橫向抗幹擾能力，使得抗橫向幹擾能力達到大於380赫茲的水平。
2、本實用新型通過改變磁靴結構尺寸，並增加了補償環，提高了磁鋼的性能，達到高磁能級換能效果，採用上述結構使磁場分布更均勻、更合理，信號失真降低，大大提高檢波器測量精度，使檢測精度提高到±2.5％；動態範圍由原來的50～60分貝提高到80分貝。
3、本實用新型地震檢波器，加大了阻尼，由原來的一般為0.5～0.7％提高到0.7～0.9％，拓寬了頻率範圍，頻率範圍在8～300HZ，使高頻信號豐富，低頻信號不丟，解析度達到50米，滿足物探採集作業精細勘探高解析度的要求，對深層地震波和淺層地震波都能有效接受，提高了採集質量和效果。
四
圖1高解析度物探地震檢波器剖視結構示意圖五具體實施方式
實施例參見圖1，本實用新型高解析度物探地震檢波器，含有圓柱形永磁性殼體1，在圓柱形永磁性殼體1的兩端分別設有頂蓋2和底蓋3，在頂蓋2和底蓋3之間依次安裝有上磁靴4、磁鋼5、下磁靴6，上磁靴4、磁鋼5、下磁靴6共同組成柱形磁芯體，這樣在永磁性殼體1與前述磁芯體之間的環形空間內形成一個磁路工作氣隙7，在該磁路工作氣隙7中設有彈性自由體諧振系統，該諧振系統由纏繞在線圈架9上的線圈10和懸掛、支撐線圈架9的彈簧片8構成，上、下兩組彈簧片8的外側端分別連接線圈架9的上、下兩端，其內側端分別匹配固定在上磁靴4外端面設置的圓環形突起臺階沿與頂蓋2的下沿和下磁靴6外端面設置的圓環形突起臺階沿和底蓋3的上沿之間，從線圈組兩端引出的輸出信號線經過接線柱13和引線簧12由絕緣子15引出檢波器頂蓋2，本實用新型檢波器的上、下磁靴形狀一樣，含有上端大、下端小的兩個圓柱體段，大端圓柱體段的外端面設有圓環形突起臺階沿，磁靴大端圓柱體段的長度大於小端圓柱體段的長度，上磁靴4與下磁靴6反對稱安裝，其小端向裡，兩者之間的圓柱體磁鋼5直徑基本與磁靴小端直徑相等，在上、下磁靴的小端和圓柱體磁鋼5的周圍設有補償環11，補償環11的外徑尺寸不大於磁靴大端圓柱體直徑尺寸。圖中14為絕緣墊片。
本實用新型物探地震檢波器的線圈架為三段式分體粘接，組成線圈架的連接環為銅材料，上、下連接環上設置的繞線槽的寬度小於線圈架中間實體連接環的長度，上、下連接環上裝配線圈組。本實用新型物探地震檢波器，對自由度大的零件增加了卡簧。
權利要求1.一種高解析度物探地震檢波器，在圓柱形永磁性殼體的頂蓋和底蓋之間安裝有上磁靴、磁鋼、下磁靴組成的柱形磁芯體，在所述的永磁性殼體與柱形磁芯體之間的環形空間構成的磁路工作氣隙中，設有由纏繞在線圈架上的線圈組和懸掛、支撐線圈架的彈簧片構成的諧振系統，上、下兩組彈簧片的外側端分別連接線圈架的上、下兩端，其內側端分別匹配固定在上、下磁靴外端面設置的圓環形突起臺階沿與頂蓋的下沿和底蓋的上沿之間，從線圈組線圈引出輸出信號，其特徵是所述的磁靴為上端大、下端小的兩段圓柱體，上、下兩個磁靴反對稱安裝，其小端向裡，兩者之間的圓柱體磁鋼直徑與磁靴小端直徑相等，在上、下磁靴的小端和圓柱體磁鋼的周圍設有補償環。
2.根據權利要求1所述的物探地震檢波器，其特徵在於所述的磁靴其大端圓柱體段的長度大於小端圓柱體段的長度，所述的補償環外徑尺寸不大於磁靴大端圓柱體段直徑尺寸。
3.根據權利要求1或2所述的物探地震檢波器，其特徵在於所述的線圈架為三段式分體粘接，組成線圈架的連接環為銅材料，上、下連接環上設置的繞線槽的寬度小於線圈架中間實體連接環的長度。
專利摘要本實用新型涉及一種高解析度物探地震檢波器，在圓柱形永磁性殼體內安裝有柱形磁芯體，在永磁性殼體與柱形磁芯體之間的環形空間構成的磁路工作氣隙中，設有由纏繞在線圈架上的線圈組和懸掛、支撐線圈架的彈簧片構成的諧振系統，上、下兩組彈簧片的外側端分別連接線圈架的上、下兩端，其內側端分別匹配固定在上、下磁靴外端面圓環形突起與頂蓋的下沿和底蓋的上沿之間，從線圈組線圈引出輸出信號，所述的磁靴為上端大、下端小的兩段圓柱體，上、下兩個磁靴反對稱安裝，其小端向裡，兩者之間的圓柱體磁鋼直徑與磁靴小端直徑相等，在上、下磁靴的小端和圓柱體磁鋼的周圍設有補償環。本實用新型採用上述結構使磁場分布更均勻，信號失真降低，大大提高檢波器測量精度。
文檔編號G01V1/16GK2901341SQ20062003208
公開日2007年5月16日 申請日期2006年5月26日 優先權日2006年5月26日
發明者車玲環 申請人:三門峽市成義電器有限公司