專利名稱：可調磁路的速度型振動傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及振動傳感器技術領域，具體是一種可調磁路的速度型振動傳感器。
背景技術：
振動傳感器用以將結構或地面振動的能量轉換成為電能的機電耦合轉換裝置，最常用的振動傳感器是速度型傳感器，即傳感器輸出的電壓信號與結構的振動速度成正比。其中是將一線圈懸掛于由永磁體所形成的磁場中，振動波使線圈與磁體之間產生相對運動，線圈切割磁力線，在線圈產生電信號，線圈在開始時有滯后，隨后被彈簧片振動而通過原始位置做往復運動。根據法拉第電磁感應定律，金屬線圈長度為L垂直于磁通密度B，又垂直于速度 V運動，在線圈的兩端產生一電壓值，可按下式計算
電壓值正比于地震能量引起的線圈對于磁體的相對速度，可以假設磁通密度基本上為一常量，可以完成一個電路來監(jiān)測振動傳感器產生的電壓信號，此信號用以探測產生振動結構的特性，在地震勘探中可預測反射地震能量的地表下構造的位置。振動傳感器用于地震勘探行業(yè)稱為地震檢波器。目前，世界地震勘探正向高分辨率發(fā)展，要求地震檢波器向高精度，寬頻帶，低失真方向發(fā)展，即超級檢波器。它與普通檢波器相比具有更寬的動態(tài)范圍，更小的失真度，抗電磁干擾以及高精度的參數一致性等。目前常規(guī)的振動傳感器，包括外殼、外殼兩端的上蓋和下蓋，外殼內設置有磁體、 套筒和軛鐵構成的內磁體組件，磁體軸向設置，磁體的軸向兩端嵌設于一對軛鐵的端面上， 磁體的外側設置有套筒，套筒的兩端夾設于兩軛鐵之間。外殼與內磁體組件之間設置有彈簧一質量體系。彈簧一質量體系的常見結構為上線圈繞組和下線圈繞組分別纏繞于上線圈架和下線圈架上，上線圈架和下線圈架通過連接套聯接，所述上線圈架和下線圈架的外端面的槽中各裝配有上彈簧片和上彈簧片，上彈簧片和上彈簧片的另一端被壓設于上蓋和下蓋與軛鐵之間。所述上蓋中部穿設的兩個接線端子分別與彈簧一質量體系中的上線圈繞組和下線圈繞組連接。該結構中磁體、軛鐵與外殼構成一個閉合回路。常規(guī)振動傳感器存在的問題是磁路結構的漏磁相對較大，在軛鐵和外殼之間的間隙處磁場強度較小，其磁場強度的大小無法進行調整。

發(fā)明內容
本發(fā)明要提供一種可調磁路的速度型振動傳感器，以改善傳感器磁路結構的漏磁，并通過調節(jié)裝置實現間隙中磁場強度的調整，提高傳感器靈敏度參數的精度。本發(fā)明專利的目的是這樣實現的
一種可調磁路的速度型振動傳感器，包括外殼、上蓋、下蓋、內磁體組件和彈簧一質量體系，彈簧一質量體系中包括上線圈架、下線圈架、上彈簧片和上彈簧片，上彈簧片和上彈簧片的一個端部分別設置于上線圈架和下線圈架的外端面上，其特征在于
所述內磁體組件包括上芯軸、下芯軸、上永磁體、下永磁體、上壓塊和下壓塊，所述上芯軸的中部外側套設有徑向的上永磁體，下芯軸的下端部外側套設有徑向的上永磁體，上永磁體和下永磁體的端面上均設置有環(huán)狀的墊片，徑向外圓面上設置有外套筒；所述上芯軸和下芯軸同軸設置，上永磁體的下端面和下永磁體的上端面之間的上芯軸和下芯軸的外側設置有非導磁材料制成的套筒；
所述上芯軸的上部以螺紋配合結構穿設于上蓋內，上永磁體的上端面與上蓋之間設置有環(huán)狀的上壓塊，所述下壓塊夾設于下永磁體的下端面和下蓋之間，且其中部與下芯軸的下端固定聯接；
所述兩個接線端子穿設于上蓋的外圈上且分別與彈簧一質量體系連接，所述彈簧一質量體系中的上彈簧片、上彈簧片的另一端壓設于上蓋和下蓋與上壓塊和下壓塊之間。
上述上芯軸和下芯軸的端部之間的間隙彡10mm。
上述墊片的材料是磁溫度補償合金。本發(fā)明的優(yōu)點是
(1)利用環(huán)形永磁體的輻射狀磁場的特點以及稀土永磁材料高矯頑力，在磁極兩端其磁力線直線輻射的特點，有效地降低了漏磁，提高了抗干擾能力。在傳感器的環(huán)形空間中， 以建立高強度均勻磁場，并充分利用磁體的磁能。由彈簧片、線圈和線圈架組成的彈簧一質量體系，該體系置于由磁體與外殼之間的均勻磁場氣隙中，當基體運動時，固定于基體上的傳感器器隨之運動，傳感器中的彈簧一質量體系在磁場中相對于磁體發(fā)生運動。在線圈繞組中產生相應的感應電動勢，上蓋的接線柱引出，同時在線圈架中感應了渦電流，此渦電流產生一個與運動方向相反的阻尼力，即電磁阻尼，使振動質量體系做阻尼運動，最終使傳感器產生一個高保真度的輸出信號。(2)永磁體采用釹鐵硼，采用徑向磁極結構，即內外側各一極，并且上永磁體和下永磁體的極性正好相反，在永磁體與外殼之間形成環(huán)狀空間磁場結構，其具有間隙場強高， 磁場均勻，漏磁小，節(jié)約材料，便于安裝等特點。在磁體的兩極之間，安裝有溫度補償合金， 消除溫度變化而引起磁場的變化，使其工作氣隙場強穩(wěn)定，并且放置于外壁的導磁套筒可以均勻化由于充磁所帶來的磁體各處性能不均情況，保證傳感器靈敏度參數的穩(wěn)定性。(3)導磁的上芯軸通過與上蓋的螺紋結構可以調節(jié)其位置，通過改變上芯軸與下芯軸的相對位置來調節(jié)間隙的大小，最小可以到零，用以調節(jié)永磁體與外殼之間環(huán)形空間的磁場強度，從而實現調整傳感器的靈敏度，對于多個傳感器的串、并聯可以保證參數的一致性，為企業(yè)生產帶來方便。


圖1是現有技術的振動傳感器的豎直剖面圖2是本發(fā)明的結構示意圖;T圖6是上永磁體和下永磁體的結構示意圖。附圖標記說明如下
1-上蓋，2-上壓塊，3-上永磁體，4-外殼，5-上線圈架，6-連接套，7-下線圈架，8-墊片，9-上永磁體，10-外套筒，11-下蓋，12-接線端子，13-上彈簧片，14-下彈簧片，15-上線圈繞組，16-回頭刪除，17-上芯軸，18-套筒，19-下芯軸，20-下線圈繞組，21-下壓塊，22-磁體，23-軛鐵。
具體實施例方式
下面將結合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細地說明。參見圖1，現有技術中的振動傳感器，包括外殼4、外殼4兩端的上蓋1和下蓋11。 所說外殼4內設置有磁體22、套筒18和軛鐵23構成的內磁體組件，內磁體組件中的磁體 22軸向設置，磁體22的軸向兩端嵌設于一對軛鐵23的端面上，磁體22的外側設置有套筒 18，套筒18的兩端夾設于兩軛鐵之間。所說外殼4與內磁體組件之間設置有彈簧一質量體系。彈簧一質量體系的常見結構為上線圈繞組15和下線圈繞組20分別纏繞于上線圈架5和下線圈架7上，上線圈架5和下線圈架7通過連接套6聯接，所述上線圈架5和下線圈架7的外端面的槽中各裝配有上彈簧片13和上彈簧片14，上彈簧片13和上彈簧片14 的另一端被壓設于上蓋1和下蓋11與軛鐵23之間。所述上蓋1中部穿設的兩個接線端子 12分別與彈簧一質量體系中的上線圈繞組15和下線圈繞組20連接。該結構中磁體22、軛鐵23與外殼4構成一個閉合回路。參見圖2，本發(fā)明提供的一種可調磁路的速度型振動傳感器，包括外殼4、上蓋1、 下蓋11、上壓塊2、下壓塊21、內磁體組件和彈簧一質量體系。所說的內磁體組件包括上芯軸17、下芯軸19、上永磁體3和下永磁體9，所述上芯軸17的中部外側套設有徑向的上永磁體3，下芯軸19的下端部外側套設有徑向的下永磁體 9，上永磁體3和下永磁體9的端面上均設置有環(huán)狀的墊片8，徑向外圓面上設置有外套筒 10 ；所述上芯軸17和下芯軸19同軸設置且端部之間設有間隙δ (0 < δ < 10mm)。上永磁體3的下端面和下永磁體9的上端面之間的上芯軸17和下芯軸19的外側設置有非導磁材料制成的套筒18，上芯軸(17)與套筒(18)滑動配合；所述上芯軸17的上部以螺紋配合結構穿設于上蓋1內，上永磁體3的上端面與上蓋1之間設置有環(huán)狀的上壓塊2，所述下壓塊21夾設于下永磁體9的下端面和下蓋11之間，且其中部與下芯軸19的下端固定聯接；
所說的彈簧一質量體系包括上線圈架5、下線圈架7、上彈簧片13、上彈簧片14、上線圈繞組15和下線圈繞組20。上線圈繞組15和下線圈繞組20分別纏繞于上線圈架5和下線圈架7上，上線圈架5和下線圈架7通過連接套6聯接，所述上彈簧片13和上彈簧片14的一個端部分別設置于上線圈架5和下線圈架7的外端面上，另一端壓設于上蓋1和下蓋11 與上壓塊2和下壓塊21之間。所說的兩個接線端子12穿設于上蓋1的外圈上且分別與彈簧一質量體系中的上線圈繞組15和下線圈繞組20連接。本發(fā)明的設計原理是通過上下蓋和兩個壓塊將內磁體組件固定于外殼的腔內， 在內磁體組件外側與外殼內壁之間有間隙適當距離的環(huán)形空間，上芯軸和下芯軸之間形成可調整的間隙。其中上永磁體3和下永磁體9的內孔與外圓分別為兩磁極，兩磁體的極性相反。這樣，就使磁力線從其中一磁體的外圓發(fā)出經過外殼、兩磁體和兩芯軸構成回路，從而在兩磁體與外殼之間形成間隙磁場，并且在兩個環(huán)形空間所形成的磁通密度方向相反。安裝于磁體上下兩面的墊片8為磁溫度補償合金，用以補償由于溫度變化導致磁體性能的變動，以穩(wěn)定磁體性能，使間隙磁場強度能達到穩(wěn)定狀態(tài)。彈簧一質量體系中線圈架上的繞線切割磁力線產生電動勢，通過上蓋1上的接線端子12引出。并且，線圈架為金屬材料，在磁場中運動產生感應電渦流，從而為彈簧一質量振動系統(tǒng)提供阻尼。所有磁路體系、彈簧一質量系統(tǒng)，安裝在由外殼4、上蓋1、下蓋11所構成的用密封圈封閉的內腔中。本發(fā)明所用的永磁材料是有足夠磁場強度以提供足夠電壓輸出的磁性材料，任何一種有較高的矯頑力(一般超過4000奧斯特)及大于6000高斯的剩磁感應的磁體就能產生一均勻磁場。本發(fā)明所用永磁體為稀土材料制成，在稀土材料的外表面鍍有鋅/鎳層；所用永磁鐵用釹鐵硼材料制成的；所述的磁體組件帶有溫度補償功能以保證傳感器在不同溫度下參數的精度和一致性，達到最佳使用效果。參見圖3 圖6，所述的徑向環(huán)狀的上永磁體3和下永磁體9可以用一整圓環(huán)狀永磁鐵制成也可以使用2-36塊扇形塊拼裝粘接而成。在永磁鐵的外圓有一用高導磁材料制成的圓套，用于均勻表面的場強，使間隙場強更均勻。由上述可見，本發(fā)明能很好的適合于實現所用上述提供的目的和特點，并且具有明顯的和設備結構所固有的優(yōu)點。同樣，某些特性和再組合是可以利用的是可無需考慮其他的特性和在組合而被利用，這將在權利要求范圍內被考慮。由于允許多可能的實施例可以由本發(fā)明做出而不超出它的范疇，因此，這里的陳述或附圖顯示所有內容都應看作是說明性的，而不是限制性的。
權利要求
1.一種可調磁路的速度型振動傳感器，包括外殼(4)、上蓋(1)、下蓋(11)、內磁體組件和彈簧一質量體系，彈簧一質量體系中包括上線圈架(5)、下線圈架(7)、上彈簧片(13)和上彈簧片(14)，上彈簧片(13)和上彈簧片(14)的一個端部分別設置于上線圈架(5)和下線圈架(7)的外端面上，其特征在于所述內磁體組件包括上芯軸(17)、下芯軸(19)、上永磁體(3)、下永磁體(9)、上壓塊 (2)和下壓塊(21)，所述上芯軸(17)的中部外側套設有徑向的上永磁體(3)，下芯軸(19)的下端部外側套設有徑向的上永磁體(9)，上永磁體(3)和下永磁體(9)的端面上均設置有環(huán)狀的墊片(8)，徑向外圓面上設置有外套筒(10);所述上芯軸(17)和下芯軸(19)同軸設置， 上永磁體(3)的下端面和下永磁體(9)的上端面之間的上芯軸(17)和下芯軸(19)的外側設置有非導磁材料制成的套筒(18)；所述上芯軸(17)的上部以螺紋配合結構穿設于上蓋(1)內，上永磁體(3)的上端面與上蓋(1)之間設置有環(huán)狀的上壓塊(2)，所述下壓塊夾設于下永磁體(9)的下端面和下蓋(11)之間，且其中部與下芯軸(19)的下端固定聯接；所述兩個接線端子(12)穿設于上蓋(1)的外圈上且分別與彈簧一質量體系連接，所述彈簧一質量體系中的上彈簧片(13)、上彈簧片(14)的另一端壓設于上蓋(1)和下蓋(11)與上壓塊(2 )和下壓塊(21)之間。
2.根據權利要求1所述可調磁路的速度型振動傳感器，其特征在于所述上芯軸(17) 和下芯軸(19)的端部之間的間隙彡10mm。
3.根據權利要求1或2所述可調磁路的速度型振動傳感器，其特征在于所述墊片 (8)的材料是磁溫度補償合金。
全文摘要
本發(fā)明涉及振動傳感器技術領域，具體是一種可調磁路的速度型振動傳感器。常規(guī)振動傳感器存在的問題是磁路結構的漏磁相對較大，在軛鐵和外殼之間的間隙處磁場強度較小，其磁場強度的大小無法進行調整。為了解決現有技術中的問題，本發(fā)明采用的技術方案是:一種可調磁路的速度型振動傳感器，包括外殼、上蓋、下蓋、上壓塊、下壓塊、內磁體組件和彈簧—質量體系，所述內磁體組件包括上芯軸、下芯軸、上永磁體、下永磁體、上壓塊和下壓塊，上芯軸的中部外側套設有徑向的上永磁體，下芯軸的下端部外側套設有徑向的上永磁體，上永磁體和下永磁體的端面上均設置有環(huán)狀的墊片，徑向外圓面上設置有外套筒。本發(fā)明有效地降低了漏磁，提高了抗干擾能力。
文檔編號G01H11/02GK102506989SQ20111032828
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月26日 優(yōu)先權日2011年10月26日
發(fā)明者穆靜 申請人:西安工業(yè)大學