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专利名称：速度型磁电式地震检波器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种速度型地震检波器，用于三维地震数据采集技术领域。
背景技术：
地震检波器是ー种用来将地震能量转换成与地震波速度相对应的电压的传感器。此电压信号通过接受仪器经过地震资料处理后，用以预测反射地震能量的地表下地质构造的位置。地震检波器产生的电压信号主要受到来自大地颠簸及谐波失真的畸变的影响。大地颠簸乃是沿着或接近地表而传播的表面波能量。震源和地震检波器的布置、频率滤波以及叠加法都可用来减小大地的颠簸效应。震源和地震检波器的布置(又称为空 间台阵)被专门安排以排除大地颠簸的积累。这种技术在ニ维地震数据采集中相当有效，但对三维地震数据采集则无效。残余大地颠簸极小化技术是数据采集的后处理技木，它对ニ维地震数据更为有效。地震检波器引起的谐波失真抑制了这些数据采集后处理技术在消除大地颠簸方面的成效。谐波失真以ー个输入频率会产生谐波为特征的一种非线性失真。众所公认，地震检波器的弹簧片的非线性度及磁场的非均匀性是产生谐波失真的原因，因而通过已研制了几种多同的地震检波器弹簧片的结构，试图减小额外谐波的产生，虽然在减小谐波失真方面多少有些成效，但新研制的簧片设计不能完全解决问题，且残余失真仍然对输入信号的分辨率有明显的影响。线性度良好的弹簧片系统再配上均匀的宽磁�。�可以将检波器的失真降到最低，更好满足物探采集的需要。如上所述，这种影响在三维地震数据中比在ニ维地震数据中更加明显得多。由于产业发展方向是采集三维地震数据，这个问题就变得更重要，因为在这样ー个数据采集时段能够采集到更多的有关地表下的信息。
发明内容本实用新型的目的之ー是提供ー种速度型磁电式地震检波器，以解决地震检波器在磁靴与外壳之间的环形空间内提供两个均匀的磁�。�该磁场宽于震检波器线圈组件上所绕的线圏，从而显著地减小地震检波器输出信号中的谐波失真等技术问题。本实用新型的另ー个目的是提供ー种速度型磁电式地震检波器，以解决地震检波器的弹簧片系统具有良好的线性度，使线圈在其中运动时产生高分辨率线性输出信号，即它对地震输入信号产生较少谐波失值等技术问题。本实用新型再ー个目的是提供ー种速度型磁电式地震检波器，以改进地震检波器外形尺寸，使其更大且长度符合エ业标准的地震检波器。本实用新型实现上述发明目的的技术方案如下ー种速度型磁电式地震检波器，主要包括—个两端非导磁,筒体导磁的圆柱形外壳；ー套永磁系组件，永磁系组件包括具有矫顽カ大于11500奥斯特及剩磁感应大于12800高斯的圆柱形磁钢和位于磁钢相对两端的圆柱形磁靴，姆磁靴的一端与磁钢的一端接合；该永磁系组件装在圆柱形外壳中，使在永磁系组件与外壳之间留有环形空间；线圈组件，该线圈组件包括用导线绕成的两个在轴向相隔一定距离的线圈及将所述线圈悬挂在环形空间内的弹簧片装置，每个线圈的长度短于每个极靴的长度，每个线圈的长度对每个极靴的长度之比至少是O. 85，并且极靴长度对磁钢长度之比为I. 2，而连带着两个极靴的磁钢的长度对圆柱形外壳长度之比为O. 63。所述磁钢是由稀土材料制做的，稀土材料选用钕铁硼，在稀土材料上镀镍、铜、镍
复合层。将线圈悬挂在环形空间内的弹簧片装置，包括固定线圈组件上、下端的上、下弹簧片，该上、下弹簧片的弹簧片内环为三支撑臂结构，该三支撑臂，沿圆周均匀分布，三支撑臂的弹簧片筋具有中间最细与实体连接的两端粗的结构特征。所述三支撑臂的弹簧片筋中间最细处宽度尺寸与弹簧片筋两端粗处的宽度尺寸比例为O. 45，且支撑臂的弹簧片筋中间最细处宽度尺寸与弹簧片筋总长之比为O. 018。所述三支撑臂的弹簧片筋中间最细的宽度尺寸为O. 27_，支撑臂的弹簧片筋与实体连接的两端粗处的宽度尺寸为O. 6mm，且弹簧片筋总长14. 7mm。在弹簧片最内环还连接有三支减振臂。本实用新型具有如下优点I、本检波器在磁靴与外壳之间的环形空间内提供两个均匀的磁�。�该磁场宽于震检波器线圈组件上所绕的线圏，从而显著地减小地震检波器输出信号中的谐波失真在极靴与圆柱形外壳间的环形空间内建立ー磁�。�2、本检波器具有线性度良好的弹簧片系统，使线圈在其中运动时产生高分辨率线性输出信号，即它对地震输入信号产生较少谐波失值。3、本检波器的减振臂可减缓外臂受到的纵向冲击力，从而保护外三支撑臂，这样可以延长检波器的工作寿命。4、本检波器比一般普通勘探用检波器的外形尺寸大，它对于均匀磁场设计及弹簧片线性度设计提供更大的自由空间，可以将检波器的性能做到更好，能更好适应三维地震数据采集。

图I是本实用新型的结构剖视图。图2是本实用新型的有三支撑臂结构的弹簧片结构示意图。
具体实施方式
本实用新型的具体结构如图I所示，地震检波器包含永磁系组件，该组件含有稀土磁钢6每一端上各有ー磁靴5、7，还包含外壳4和线圈组件14，在其上绕有线圈15、13，线圈组件装在稀土磁钢与外壳之间的环状气隙内。在磁靴5、7与外壳4之间建立起磁场3。线圈组件14被弹簧片18、11所支撑，以便能相对于外壳的纵轴在环形气隙中运动，因此，线圈15、13将响应接收到的地震能量相对于磁钢和外壳而运动并产生一电压，此电压正比于线圈对稀土磁钢的相对速度。參见图2，弹簧片18、11是铍铜材料制成的，有三支撑臂结构，沿圆周均匀分布，支撑臂的弹簧片筋27具有中间最细部25，为O. 27mm,与实体连接的两端粗部26，为O. 6mm的特征，弹簧片筋27总长为17. 4mm。此形状的设计是经过多次试验验证完成的，可以保证弹簧片支撑臂线性度最好。当然，下述尺寸同样能够实现本实用新型的效果所述三支撑臂的弹簧片筋中间最细处宽度尺寸与弹簧片筋两端粗处的宽度尺寸比例为O. 45，且支撑臂的弹簧片筋中间最细处宽度尺寸与弹簧片筋总长之比为O. 018。另外，在弹簧片内环还有三支减振臂28，当检波器在野外搬运施工时经常会受到高強度横向冲击カ吋，内环三只减振臂28參与运动可减缓三支撑臂受到的纵向冲击力，从而保护外三支撑臂，延长检波器的工作寿命。外壳4由导磁材料制成。顶盖24和底盖10由非导体材料制成。顶盖及底盖用密封圈I和9与外壳的卷边端4a和4b固定在外壳的相对两端。弹簧片11被压靠在底盖10的凸台IOa上，相对弹簧片可自由转动的平垫片垫圈12及下接触簧片8位于磁靴7和弹簧片11之间，因而弹簧片11也通过平垫片垫圈12及下接触簧片8可对底盖10的凸台IOa而 自由转动。磁靴7有一位于中心的盲孔5a。盲孔定位在底盖的中心凸台IOb上，并与下接触簧片8及平垫片垫圈12有电接触，因而也和弹簧片11有电接触。绝缘垫片17把磁靴5与弹簧片18在电气上隔离，该绝缘垫片17对弹簧片18及磁靴5均可转动，外接触环2套在位于磁靴5有盲孔5a中的圆柱形凸台24a上,该外接触环2是夹在顶盖的环形台肩24b与平垫片垫圈19之间，以便将外接触环2与弹簧片18在电气上相连接。电极22、21被压铆在顶盖24内，电极22、21之间被中间玻璃粉作绝缘分开，电极22通过导体23焊接在外接触环2上，再通过平垫片垫圈19而与弹簧片18电接触。弹簧片18用焊锡在电气上连接到线圈15的引出端漆包线上，因此，线圈15在电气上连接到电极22。电极21通过导体23焊接在内接触环16上，弹簧片11也用焊锡在电气上连接到线圈13的引出端漆包线上，且通过平垫片垫圈12及下接触簧片8与磁靴7作电气连接。磁靴7通过磁钢6和磁靴5及内接触环16而电气连接到电极21上，导电的内接触环16放在电极21与磁靴5之间以便增强电接触。当检波器接受到振动信号后，外壳4底盖10磁靴7磁钢6顶盖24组成的固定系统保持不动，线圈组件14作相对运动，在线圈15及线圈13产生电信号通过电极22及电极21输出，这样可以进行地震信号的拾取。在本实用新型的优选实施例中，地震检波器外壳4的全长约为31. 7毫米，是产业标准，稀土磁钢长约为5. I毫米，而每个磁靴的长度，从磁体分别到极靴的顶部及底部测量，约为6. 4晕米。所用的永磁体材料必须是一种有足够磁场强度以提供上述尺寸的磁靴的磁性材料，且能产生足够的磁场强度以便从线圈产生ー输出响应。任何一种有高的矫顽カ(一般超过11500奥斯特)及大于12800高斯的剩磁感应在磁体就能用以产生ー均匀磁场，已发现稀土材料钕铁硼制做的稀土磁体功效非�：茫�稀土磁体比较脆，因而在将其装进地震检波器之前，给稀土磁体镀上ー层厚度约为O. 16毫米的镍、铜、镍复合层，以减小在制造及野外使用过程中磁体破碎的可能性。对应线圈的磁极长度的增长给运动在其间的线圈15和13提供了一个很均匀的磁场3，在产生均匀磁场的地震检波器中非线性导致的二次谐波的幅度要比在产生非均匀磁场的地震检波器中低，结果表明均匀磁场使检波器的典型失真值降到O. 075%而常规普通检波器的典型失真值为O. 2%，检波器的动态范围是用失真衡量的，通过计算本实用型新检波器动态范围可以达到74分贝，常规检波器动态范围46分贝，因此能更好 与仪器120分贝的动态范围相适应。
权利要求1.ー种速度型磁电式地震检波器，其特征在于它主要包括 一个两端非导磁，筒体导磁的圆柱形外壳； ー套永磁系组件，永磁系组件包括具有矫顽カ大于11500奥斯特及剩磁感应大于12800高斯的圆柱形磁钢和位于磁钢相对两端的圆柱形磁靴，姆磁靴的一端与磁钢的一端接合；该永磁系组件装在圆柱形外壳中，使在永磁系组件与外壳之间留有环形空间； 线圈组件，该线圈组件包括用导线绕成的两个在轴向相隔一定距离的线圈及将所述线圈悬挂在环形空间内的弹簧片装置，每个线圈的长度短于每个极靴的长度，每个线圈的长度对每个极靴的长度之比至少是O. 85，并且极靴长度对磁钢长度之比为I. 2，而连带着两个极靴的磁钢的长度对圆柱形外壳长度之比为O. 63。
2.根据权利要求I所述的ー种速度型磁电式地震检波器，其特征在于，所述磁钢是由稀土材料制做的，稀土材料选用钕铁硼，在稀土材料上镀镍、铜、镍复合层。
3.根据权利要求I所述的ー种速度型磁电式地震检波器，其特征在于，将线圈悬挂在环形空间内的弹簧片装置，包括固定线圈组件上、下端的上、下弹簧片，该上、下弹簧片的弹簧片内环为三支撑臂结构，该三支撑臂，沿圆周均匀分布，支撑臂具有中间最细与实体连接的两端粗的结构特征。
4.根据权利要求3所述的ー种速度型磁电式地震检波器，其特征在于，所述三支撑臂的弹簧片筋中间最细处宽度尺寸与弹簧片筋两端粗处的宽度尺寸比例为O. 45，且支撑臂的弹簧片筋中间最细处宽度尺寸与弹簧片筋总长之比为O. 018。
5.根据权利要求2或3所述的ー种速度型磁电式地震检波器，其特征在于，所述三支撑臂的弹簧片筋中间最细的宽度尺寸为O. 27_，支撑臂的弹簧片筋与实体连接的两端粗处的宽度尺寸为O. 6mm,且弹簧片筋总长14. 7mm。
6.根据权利要求3或4所述的ー种速度型磁电式地震检波器，其特征在于在弹簧片最内环还连接有三支减振臂。专利摘要本实用型新公开了一种速度型磁电式地震检波器，它主要包括一个两端非导磁，筒体导磁的圆柱形外壳；一套永磁系组件，每磁靴的一端与磁钢的一端接合；用于把磁系组件装在圆柱形外壳中的装置，使在磁系组件与外壳之间留有环形空间，从而在极靴与圆柱形外壳间的环形空间内建立一磁�。灰桓鲈谄渖暇哂杏玫枷呷瞥傻牧礁鲈谥嵯蛳喔粢欢ň嗬氲南呷Φ南呷ψ榧�及将线圈组件悬挂在环形空间内的弹簧片装置。本实用新型可以显著地减小地震检波器输出信号中的谐波失真，同时能够提供具有线性度良好的弹簧片系统。
文档编号G01V1/18GK202453509SQ20112049819
公开日2012年9月26日 申请日期2011年12月5日 优先权日2011年12月5日
发明者孙洪 申请人:孙洪, 徐水县兆峰传感设备配件有限公司