專利名稱：磁環(huán)式地震檢波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地震檢波器，具體地是一種速度型動圈式磁環(huán)式地震檢波器。
它是一種將大地震動的機械能轉(zhuǎn)換為電能的機電耦合轉(zhuǎn)換裝置。在地震勘探中，它以最大的逼真度產(chǎn)生與地震波相對應的電壓信號。
目前，世界地震勘探正向高分辨率發(fā)展，要求檢波器向高精度、寬頻帶方向發(fā)展，即超級檢波器。
超級檢波器與普通檢波器相比，具有更寬的動態(tài)范圍，更小的失真度(高保真度)，以及更高精度的參數(shù)一致性。
通常人們認為彈簧片是造成檢波器諧波失真的原因。我們曾專門設(shè)計了幾種彈簧片，盡最大能力保證彈簧片的線性一致性，并具備高假頻的優(yōu)良特性，在降低諧波失真方面也取得了一定的成效，但并不能徹底解決檢波器的諧波失真。
根據(jù)我們的研究，認為以往的檢波器，線圈通過不均勻磁場是產(chǎn)生諧波失真的原因之一。從檢波器的工作原理可知，在恒定的磁場中，當振動速度一定時，線圈中產(chǎn)生的感生電動勢正比于氣隙中的磁感應強度和氣隙中繞線的總長度。
本發(fā)明的一個目的和特點是利用環(huán)形永磁體，給檢波器提供一個更高的磁感應強度，以建立高強均勻磁場，提高檢波器的靈敏度和更低的失真度，使得檢波器能產(chǎn)生一個高分辨率的高保真度輸出信號。
本發(fā)明的另一個目的和特點，環(huán)形永磁體的材料是釹鐵硼。其內(nèi)側(cè)為一個極，外側(cè)為一個極，磁力線在環(huán)的徑向呈輻射狀。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種磁環(huán)式地震檢波器，包括磁路系統(tǒng)和彈簧一質(zhì)量系統(tǒng)，其特征在于磁路系統(tǒng)由環(huán)形永磁鐵和純鐵制成的外殼、內(nèi)環(huán)磁極、頂蓋、底蓋組成，裝置于外殼內(nèi)壁的環(huán)形永磁鐵的內(nèi)環(huán)面和裝置于中心的內(nèi)環(huán)磁極的外環(huán)面間有間隔適當距離的環(huán)形空隙，環(huán)形永磁鐵由上、下隔離墊支承，內(nèi)環(huán)磁極由頂蓋和底蓋支承，環(huán)形永磁鐵的內(nèi)、外環(huán)面為不同磁極，磁力線在環(huán)的徑向呈輻射狀；彈簧--質(zhì)量系統(tǒng)包括對橫向振動干擾有強抑制能力的彈簧片，線架和裝在線架上的繞線，該線架置放于環(huán)形永磁鐵和內(nèi)環(huán)磁極環(huán)面之間的環(huán)形空隙中，懸掛于上、下彈簧片上，該上、下彈簧片夾持于內(nèi)環(huán)磁極與頂蓋、底蓋的端平面之間，線架上的繞線經(jīng)接線柱從頂蓋的絕緣子中引出；所述磁路系統(tǒng)、彈簧--質(zhì)量系統(tǒng)裝在由外殼、頂蓋、底蓋所構(gòu)成的用密封圈封閉的內(nèi)腔中。
本發(fā)明有以下積極有益的效果這種檢波器包括一個對橫向振動干擾有強抑制能力的彈簧片、線圈和線架組成的彈簧--質(zhì)量系統(tǒng)。該系統(tǒng)置于由環(huán)形永磁體、內(nèi)環(huán)磁極、鐵外殼、鐵頂蓋和鐵底蓋組成的磁路的工作氣隙中，當?shù)孛孢\動時，固定于地面的檢波器隨之運動，檢波器中的彈簧--質(zhì)量系統(tǒng)在磁場中產(chǎn)生相對運動，在線圈繞組中產(chǎn)生相應的電動勢，由引線簧焊接輸出，同時在線架中感應了渦電流，此渦電流產(chǎn)生一個與運動相反的阻尼力，即電磁阻尼，使彈簧--質(zhì)量系統(tǒng)做標準的阻尼振動。
檢波器的感生電動勢U與地震波的速度V成正比。因此，這種速度型的檢波器根據(jù)在震波動的狀態(tài)，就可以反映地質(zhì)構(gòu)造的層位狀況。
本發(fā)明的特征是檢波器內(nèi)工作氣隙場是由環(huán)形永磁體產(chǎn)生，該磁環(huán)的內(nèi)側(cè)為一個極，外側(cè)為一個極，磁力線在環(huán)向徑向呈輻射狀。本發(fā)明的另一特征是檢波器內(nèi)工作氣隙場具有高強度均勻磁場，線圈在該磁場內(nèi)上下運動能夠產(chǎn)生低失真的輸出電壓信號，從而可以提高地震勘探的精度的分辨率。
現(xiàn)以較佳實施例結(jié)合附圖進行說明

圖1是本發(fā)明工藝制造的檢波器結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖2是圖1的俯視圖。
圖3是本發(fā)明使用的彈簧片的一種實施例附圖編號1．O型圈 2．頂蓋 201．下伸圓套202．盤邊環(huán)形凹部203．止口狀凸起 204．中心通孔205．密封蓋 3．接線柱4．隔離墊5．卡簧 6．彈簧片7．線架8．內(nèi)環(huán)磁極 801．上凸臺 802．下凸臺9．環(huán)形永磁鐵10．外殼 101．殼體向內(nèi)凸出的凸環(huán)11．彈簧片 12．卡簧 13．隔離墊14．底蓋 141．上伸圓套142．盤邊環(huán)形凹部143．上端軸頸144．中心通孔145．密封蓋15．位于外環(huán)磁鐵與內(nèi)極磁鐵之間的環(huán)形空間16．線圈 17．O型密封圈請參照圖1圖2，本發(fā)明的磁環(huán)式地震檢波器，包括磁路系統(tǒng)和彈簧--質(zhì)量系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)請參照圖1圖2，磁路系統(tǒng)由外環(huán)磁鐵9、內(nèi)環(huán)磁極8，以及外殼10、頂蓋2、底蓋14組成外殼10呈空心圓套形，其內(nèi)孔中部有向內(nèi)突出的高度適當?shù)耐弓h(huán)101，該凸環(huán)101上部的外環(huán)磁鐵10的內(nèi)孔中裝有隔離墊4，該隔離墊4呈空心圓柱形，在凸環(huán)101下部的外環(huán)磁鐵10的內(nèi)孔中裝有隔離墊13，該隔離墊呈有階梯孔的圓柱形且大階孔朝上；內(nèi)環(huán)磁極9呈空心圓套形，裝于凸環(huán)101的內(nèi)孔且與凸環(huán)101等高，其上、下分別由隔離墊4和13的環(huán)邊定位；內(nèi)環(huán)磁極8為有上、下凸臺801、802的圓柱體，安裝于環(huán)形永磁鐵9的內(nèi)部，其高度與外環(huán)磁鐵9等高，其外徑與磁鐵9的內(nèi)徑間保持一定間隙而構(gòu)成環(huán)形空間15；上蓋2為有下伸圓套201的圓盤形，其盤邊上沿有安裝密封圈1的環(huán)形凹部202，其下伸圓套201端部有止口狀的凸起203與內(nèi)環(huán)磁極801的凹部相配，該圓套中心有通孔204，通孔頂部的凹部裝有密封蓋205，所述上蓋2裝于外殼的上部內(nèi)孔中，其盤邊與隔離墊4相接，由外殼10頂部的內(nèi)縮折邊加裝密封圈1將上蓋2緊固；下蓋14為有上伸圓套141的圓盤形，其盤邊下沿有安裝密封圈16的環(huán)形凹部142，其上伸圓套141的外圓呈階梯軸形，其上端較細軸頸143與內(nèi)環(huán)磁極8的內(nèi)孔相配，該圓套中心有通孔144，通孔底部的凹部裝有密封蓋145，所述下蓋14裝于外殼10的下部內(nèi)孔中，其盤邊與隔離墊13相接，由外殼10頂部的內(nèi)縮折邊加裝密封圈17將下蓋14緊固；在內(nèi)環(huán)磁極8的上凸臺801的頂面與上蓋止口203的階面之間裝有彈簧片5，在下凸臺802的底面與下蓋階梯軸143的階面之間裝彈簧片12，所述彈簧片5、12是由均勻的薄彈性材料制成的三支點式結(jié)構(gòu)，由“弓形”臂連接著內(nèi)、外環(huán)；在上彈簧片6的上端和下彈簧片11的下端分別裝有卡簧5和12，用于彈簧片的定位；彈簧--質(zhì)量系統(tǒng)的線架7為空心圓環(huán)狀，由彈簧片6、11懸掛于環(huán)形永磁鐵9與內(nèi)環(huán)磁極8之間的環(huán)狀空間15中；線架7為空心圓環(huán)狀，由彈簧片5、12懸掛于環(huán)形永磁鐵9與內(nèi)環(huán)磁極8之間的環(huán)狀空間15中；在線架7的對著外環(huán)磁鐵9的內(nèi)凹線槽中纏繞著繞線17，繞線的兩個線頭分別連接于線架上的兩個接線柱3，該接線柱3通過頂蓋2上的絕緣子與外傳感器連接。
所述內(nèi)、外環(huán)磁鐵用稀土材料制成；所述內(nèi)外環(huán)磁鐵用釹鐵硼材料制成；在所述用稀土材料制成的內(nèi)外環(huán)磁鐵的外層鍍有鋅/鎳層；所述檢波器的徑向尺寸在φ10-φ100mm之間，軸間尺寸在10-100mm之間。
所述線架7的繞線槽高度與環(huán)形永磁鐵9的高度相同且互相對正。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特點圖1中的檢波器包括一個磁路和一個電路系統(tǒng)。磁路系統(tǒng)是由外環(huán)磁鐵9、內(nèi)環(huán)磁極8、外殼10、頂蓋2和底蓋14組成。在磁環(huán)和鐵芯之間的工作氣隙中產(chǎn)生均勻磁場。線架7上的線圈(彈簧一質(zhì)量系統(tǒng))置于均勻磁場的氣隙中，線圈被上下兩個彈簧片5、12懸掛于該環(huán)形空間，當檢波器接受地震能量時，線圈架在磁場中發(fā)生相對運動，產(chǎn)生一個與運動速度成正比的電壓信號。
電路系統(tǒng)是將線架上的兩個線頭分別焊到各自的兩個接線柱3上。然后用兩個引線簧將線架上的兩個接線柱和純鐵頂蓋上的兩個絕緣子，分別焊接構(gòu)成一個內(nèi)部閉合電路。線架上的兩個接線柱，引線簧是由鍍銀青銅絲制成，外面鑲裝聚四氟乙烯絕緣層，頂蓋上的兩絕緣子是采用可伐絲與玻璃粉燒結(jié)成絕緣層形成的。因此，閉合電路中的零件，即使用金屬材料制作，也不會發(fā)生短路現(xiàn)象。
上、下彈簧片5、12均是由均勻的薄彈性材料制成的三支點式結(jié)構(gòu)，由“弓形”臂連接著內(nèi)外環(huán)，材料通常用薄鈹青銅帶制作。它的幾何圖形設(shè)計訣竅，使檢波器低失真、高假頻、高壽命。其最佳設(shè)計方案已另案申請專利見圖3。
檢波器的外殼10、內(nèi)環(huán)磁極8、頂蓋2、底蓋14均由導磁的純鐵材料制造?！癘”型圈1、17(橡膠密封件)將磁系、彈簧--質(zhì)量系統(tǒng)各部件封裝于外殼10和頂蓋2、底蓋14之內(nèi)，組成了完整的超級檢波器芯體。
本發(fā)明使用的永磁材料，具有足夠強的磁場強度，并產(chǎn)生足夠強的均勻磁場，從而在線圈上可以產(chǎn)生電壓輸出信號?？梢哉J為，任何具有高矯頑力典型值大于4500奧斯特，剩磁大于7000高斯的磁性材料均可用做產(chǎn)生一個均勻磁場。稀土材料制的磁環(huán)性能很好，如釹鐵硼磁環(huán)。
線圈長度也沒有必要與磁環(huán)高度相等。
盡管本發(fā)明實現(xiàn)了引線簧式檢波器，但是，本發(fā)明同樣適用于接觸導電(轉(zhuǎn)芯)式檢波器。
權(quán)利要求
1．一種磁環(huán)式地震檢波器，包括磁路系統(tǒng)和彈簧--質(zhì)量系統(tǒng)，其特征在于磁路系統(tǒng)由環(huán)形永磁鐵和純鐵制成的外殼、內(nèi)環(huán)磁極、頂蓋、底蓋組成，裝置于外殼內(nèi)壁的環(huán)形永磁鐵的內(nèi)環(huán)面和裝置于中心的內(nèi)環(huán)磁極的外環(huán)面間有間隔適當距離的環(huán)形空隙，環(huán)形永磁鐵由上、下隔離墊支承，內(nèi)環(huán)磁極由頂蓋和底蓋支承，環(huán)形永磁鐵的內(nèi)、外環(huán)面為不同磁極，磁力線在環(huán)的徑向呈輻射狀；彈簧--質(zhì)量系統(tǒng)包括對橫向振動干擾有強抑制能力的彈簧片，線架和裝在線架上的繞線，該線架置放于環(huán)形永磁鐵和內(nèi)環(huán)磁極環(huán)面之間的環(huán)形空隙中，懸掛于上、下彈簧片上，該上、下彈簧片夾持于內(nèi)環(huán)磁極與頂蓋、底蓋的端平面之間，線架上的繞線經(jīng)接線柱從頂蓋的絕緣子中引出；所述磁路系統(tǒng)、彈簧--質(zhì)量系統(tǒng)裝在由外殼、頂蓋、底蓋所構(gòu)成的用密封圈封閉的內(nèi)腔中。
2．如權(quán)利要求1所述的磁環(huán)式地震檢波器，其特征在于所述磁路系統(tǒng)和彈簧--質(zhì)量系統(tǒng)的的一種結(jié)構(gòu)為磁路系統(tǒng)由環(huán)形永磁鐵(9)、內(nèi)環(huán)磁極(8)，以及外殼(10)、頂蓋(2)、底蓋(14)組成外殼(10)呈空心圓套形，其內(nèi)孔中部有向內(nèi)突出的高度適當?shù)耐弓h(huán)(101)，該凸環(huán)(101)上部的外殼(10)的內(nèi)孔中裝有隔離墊(4)，該隔離墊(4)呈空心圓柱形，在凸環(huán)(101)下部的外殼(10)的內(nèi)孔中裝有隔離墊(13)，該隔離墊呈有階梯孔的圓柱形且大階孔朝上；環(huán)形永磁鐵(9)呈空心圓套形，裝于凸環(huán)(101)的內(nèi)孔且與凸環(huán)(101)等高，其上、下分別由隔離墊(4)和(13)的環(huán)邊定位；內(nèi)環(huán)磁極(8)為有上、下凸臺(801)、(802)的圓柱體，安裝于環(huán)形永磁鐵(9)的內(nèi)部，其高度與環(huán)形狀磁鐵(9)等高，其外環(huán)面與磁鐵(9)的內(nèi)環(huán)面之間保持一定間隙而構(gòu)成環(huán)形空間(15)；上蓋(2)為有下伸圓套(201)的圓盤形，其盤邊上沿有安裝密封圈(1)的環(huán)形凹部(202)，其下伸圓套(201)端部有止口狀的凸起(203)與內(nèi)環(huán)磁極(801)的凹部相配，該圓套中心有通孔(204)，通孔頂部的凹部裝有密封蓋(205)，所述上蓋(2)裝于外殼的上部內(nèi)孔中，其盤邊與隔離墊(4)相接，由外殼(10)頂部的內(nèi)縮折邊加裝密封圈(1)將上蓋(2)緊固；下蓋(14為)有上伸圓套(141)的圓盤形，其盤邊下沿有安裝密封圈(16)的環(huán)形凹部(142)，其上伸圓套(141)的外圓呈階梯軸形，其上端較細軸頸(143)與內(nèi)環(huán)磁極(8)的內(nèi)孔相配，該圓套中心有通孔(144)，通孔底部的凹部裝有密封蓋(145)，所述下蓋(14)裝于外殼(10)的下部內(nèi)孔中，其盤邊與隔離墊(13)相接，由外殼(10)頂部的內(nèi)縮折邊加裝密封圈(17)將下蓋(14)緊固；在內(nèi)環(huán)磁極(8)的上凸臺(801)的頂面與上蓋止口(203)的階面之間裝有彈簧片(6)，在下凸臺(802)的底面與下蓋階梯軸(143)的階面之間裝彈簧片(11)，所述彈簧片(6)、(11)是由均勻的薄彈性材料制成的三支點式結(jié)構(gòu)，由“弓形”臂連接著內(nèi)、外環(huán)；在上彈簧片(6)的上端和下彈簧片(11)的下端分別裝有卡簧(5)和(12)用于彈簧片的定位；彈簧--質(zhì)量系統(tǒng)的線架(7)為空心圓環(huán)狀，由彈簧片(6)、(11)懸掛于環(huán)形永磁鐵(9)與內(nèi)環(huán)磁極(8)之間的環(huán)狀空間(15)中；在線架(7)的對正環(huán)形永磁鐵(9)的內(nèi)凹線槽中纏繞著繞線(17)，繞線的兩個線頭分別連接于線架上的兩個接線柱(3)，該接線柱(3)通過頂蓋(2)上的絕緣子作為信號輸出端。
3．如權(quán)利要求1所述的磁環(huán)式地震檢波器，其特征在于所述內(nèi)、外環(huán)形永磁鐵用稀土材料制成；
4．如權(quán)利要求2所述的磁環(huán)式地震檢波器，其特征在于所述內(nèi)、外環(huán)形永磁鐵用釹鐵硼材料制成；
5．如權(quán)利要求2所述的磁環(huán)式地震檢波器，其特征在于在所述用稀土材料制成的環(huán)形永磁鐵的外層鍍有鋅/鎳層；
6．如權(quán)利要求2所述的磁環(huán)式地震檢波器，其特征在于所述檢波器的徑向尺寸在φ10-φ100mm之間，軸間尺寸在10-100mm之間。
7．如權(quán)利要求1所述的磁環(huán)式地震檢波器，其特征在于所述線架(7)的繞線槽高度與環(huán)形永磁鐵(9)的高度相同且互相對正。
全文摘要
一種磁環(huán)式地震檢波器,其芯體的環(huán)形永磁鐵和內(nèi)環(huán)磁極于其內(nèi),外環(huán)面間有環(huán)形空間,由彈簧片、線圈架、線圈繞組構(gòu)成的彈簧—質(zhì)量系統(tǒng)置放于該空間內(nèi),由頂蓋、底蓋、“O”型圈將磁系和彈簧—質(zhì)量系統(tǒng)封裝于外殼內(nèi);本發(fā)明的特征是檢波器內(nèi)的工作氣隙場由環(huán)形永磁體產(chǎn)生,該磁環(huán)的內(nèi)外側(cè)為不同磁極,磁力線在環(huán)的徑向呈輻射狀,另一特征是該氣隙場具有高強度均勻磁場,線圈在磁場內(nèi)上下運動產(chǎn)生低失真的輸出電壓信號,提高地震勘探的精度和分辨率。
文檔編號G01V1/18GK1221884SQ9712572
公開日1999年7月7日 申請日期1997年12月29日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月29日
發(fā)明者李淑清, 唐東林, 黃登貴, 趙潤修 申請人:石油地球物理勘探局儀器總廠