專利名稱：一種渦流式加速度檢波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種地震檢波器，尤其是涉及一種渦流式加速度檢波器，用于與地震波檢測與大地堪探儀器配套。
背景技術(shù)：
目前，世界地震勘探正向高分辨率、向高精度、寬頻帶方向發(fā)展而當(dāng)前地震勘探中使用的加速度渦流傳感器，是利用線圈與磁鋼之間的銅環(huán)，在振動(dòng)中形成渦流，但輸出靈敏度低，特別是接收80Hz以下的地震波信號(hào)能力極差，例如中國石油物探局儀器廠90年代初生產(chǎn)的WY-JF-4400渦流地震檢波器；常規(guī)的速度傳感器雖然對(duì)固有頻率(10Hz或更高)以上的地震波有較高的靈敏度200～320mv/cm/s，但嚴(yán)重?fù)p失了固有頻率以下的地震波信號(hào)，例如美國Mark公司的UM-2超級(jí)地震檢波器(U.S.Patent NOV.21，1995 Sheet 3 of 65,469,408《HIGH RESOLUTION GEOPHONE》)、中國專利號(hào)ZL00236410、7和ZL97125727、2。同時(shí)，隨著地震波頻率信號(hào)的增加，大地吸收地震波信號(hào)，使常規(guī)的速度傳感器(靈敏度200～320mv/cm/s)難以接收信號(hào)。若要獲得高頻段的地震波信號(hào)，必須使用另一種地震檢波器，需投入較大量的人力與物力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題提供一種適用于與地震堪探配套的渦流式加速度檢波器。
本發(fā)明的技術(shù)方案是在彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)中設(shè)置一只渦流環(huán)，渦流環(huán)隨振子一同運(yùn)動(dòng)，使渦流環(huán)中的渦流阻尼形成二次放大；隨地震波頻率的增加而提高檢波器的靈敏度；利用工作線圈磁場強(qiáng)度與渦流環(huán)動(dòng)態(tài)磁埸強(qiáng)度相等，方向相反來減小檢波器的失真度；使下磁靴大于上磁靴來增加渦流阻尼效應(yīng)；設(shè)定工磁間隙最佳≤4mm來減少漏磁、有效提高檢波靈敏度；采用單線圈結(jié)構(gòu)線圈來減小檢波器電阻、降低輸入阻抗、適應(yīng)與儀器匹配。
本發(fā)明是一種將大地震動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的機(jī)電耦合轉(zhuǎn)換裝置，包括一個(gè)由彈簧片、線圈組成的彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)和一個(gè)裝置該系統(tǒng)的由永磁體磁鋼、上、下磁靴、鐵外殼、頂蓋和底蓋組成的磁路工作氣隙，其特征在于其線圈下配有渦流環(huán)，使阻尼系數(shù)在任何頻率段上≥0.7，以解決高頻檢波器欠阻尼的缺陷；其上、下磁靴是下磁靴比上磁靴大；諧振子是線圈和渦流環(huán)連接組成；其系統(tǒng)中的彈簧片為兩只對(duì)橫向振動(dòng)干擾有強(qiáng)抑制能力的彈簧片，用它來支撐環(huán)形磁場空間的諧振子，在振子處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，地震波使閉合線圈在磁場中運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生一個(gè)電壓信號(hào)；其磁路工作氣隙中的磁系由磁鋼和上下磁靴組成；諧振子是線圈和渦流環(huán)相連接構(gòu)成。
根據(jù)法拉弟電磁感應(yīng)定律，得知V＝NvBδL0式中
v--線圈(包括阻尼環(huán))垂直切割磁力線的運(yùn)動(dòng)速度，它與產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢成正比。
Bδ--檢波器磁路中，鐵芯和永磁體之間工作氣隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度。若氣隙中的磁場為均勻磁場，則Bδ為常數(shù)。
L0--每匝線的平均長度。
N--線圈繞組的總匝數(shù)。
因此，本發(fā)明是一種具有速度型特征的加速度地震檢波器。這種加速度型的檢波器可根據(jù)地震波動(dòng)的狀態(tài)，反映地質(zhì)構(gòu)造的層位狀況。
當(dāng)?shù)孛嬲駝?dòng)時(shí)，固定于地面的加速度檢波器隨之運(yùn)動(dòng)，檢波器中的彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)在磁場中產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在線圈繞組中產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢，由導(dǎo)電引線輸出，同時(shí)在渦流環(huán)和線架中感應(yīng)出渦電流，此渦流產(chǎn)生一個(gè)與運(yùn)動(dòng)相反的阻尼力，即電磁阻尼，使彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)做標(biāo)準(zhǔn)的阻尼振動(dòng)。
本發(fā)明的有益效果是適用于所有地區(qū)的陸地地震勘探，其最大特點(diǎn)是其靈敏度隨著地震波頻率的增加而提高在10Hz時(shí)為260mv/cm/s，在150Hz Hz時(shí)達(dá)到760mv/cm/s，在300Hz時(shí)達(dá)到800mv/cm/s，從而使該檢波器能在全頻帶范圍有效地接收地震波信號(hào)，對(duì)于不同地質(zhì)的勘探不需要更換不同頻率的地震檢波器進(jìn)行重復(fù)勘探。從而可降低地質(zhì)勘探和地震波檢測的成本。


附圖為本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖與說明書摘要附圖。
具體實(shí)施例方式
參照附圖可知本發(fā)明的一具體結(jié)構(gòu)其彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)由兩只分別設(shè)在磁系上下磁靴4與8上的上下三臂式彈簧片3與11、一只裝在鐵質(zhì)外殼10與磁系之間的LY12-CZ鋁質(zhì)單線槽線架7和其上的單線圈結(jié)構(gòu)線圈5及其下的紫銅、銅線或漆包線繞制成的短路環(huán)，即渦流環(huán)9組成；其磁路工作氣隙由裝在上下磁靴4與8間的稀土釹鐵硼永磁體磁鋼6、鐵外殼10、頂蓋2、底蓋12和橡皮密封圈13組成，還包括連接線圈5的接線柱1。
由磁系和外殼10形成一個(gè)柱面體空間的工作氣隙，磁場在磁系和外殼10的空間形成。
彈簧片3與11支撐環(huán)形磁場空間的諧振子，當(dāng)振子處于靜止?fàn)顣r(shí)地震波使閉合線圈在磁場中運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生一個(gè)電壓信號(hào)。
渦流環(huán)9在地震檢波器工作時(shí)產(chǎn)生渦流，具有加速度傳感特點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種渦流式加速度檢波器，其特征在于在彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)中設(shè)置一只渦流環(huán)，渦流環(huán)隨振子一同運(yùn)動(dòng)，使渦流環(huán)中的渦流阻尼形成二次放大；隨地震波頻率的增加而提高檢波器的靈敏度；利用工作線圈磁場強(qiáng)度與渦流環(huán)動(dòng)態(tài)磁埸強(qiáng)度相等，方向相反來減小檢波器的失真度；使下磁靴大于上磁靴來增加渦流阻尼效應(yīng)；設(shè)定工磁間隙最佳≤4mm來減少漏磁、有效提高檢波靈敏度；采用單線圈結(jié)構(gòu)線圈來減小檢波器電阻、降低輸入阻抗、適應(yīng)與儀器匹配。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種渦流式加速度檢波器，包括一個(gè)由彈簧片、線圈組成的彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)和一個(gè)裝置該系統(tǒng)的由永磁體磁鋼、上下磁靴、鐵外殼、頂蓋和底蓋組成的磁路工作氣隙，其特征在于其線圈下配有渦流環(huán)；其上下磁靴是下磁靴比上磁靴大；諧振子是線圈和渦流環(huán)連接組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種渦流式加速度檢波器，其特征在于其特征在于其線圈架可為一只裝在鐵質(zhì)外殼(10)和磁系之間磁隙中的LY12-CZ鋁質(zhì)單線槽線架(7)。
4.據(jù)權(quán)利要求2所述的一種渦流式加速度檢波器，其特征在于其線圈可為單線圈結(jié)構(gòu)線圈(5)。
5.據(jù)權(quán)利要求4所述的一種渦流式加速度檢波器，其特征在于在線圈(5)下配有紫銅、銅線或漆包線繞制成的短路環(huán)，即渦流環(huán)(9)。
6.據(jù)權(quán)利要求4所述的一種渦流式加速度檢波器，其特征在于渦流環(huán)(9)與線架(7)連為一體。
7.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種渦流式加速度檢波器，其特征在于其永磁體磁鋼可為裝在上下磁靴(4與8)間的稀土釹鐵硼永磁體磁鋼(6)。
8.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種渦流式加速度檢波器，其特征在于其上下磁靴是下磁靴(8)大于上磁靴(4)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種地震檢波器，尤其是涉及一種適用于與地震勘探儀器配套的一種渦流式加速度檢波器，包括一個(gè)由彈簧片、線圈組成的彈簧－質(zhì)量系統(tǒng)和一個(gè)裝置該系統(tǒng)的由永磁體磁鋼、上下磁靴、鐵外殼、頂蓋和底蓋組成的磁路工作氣隙，其系統(tǒng)中的彈簧片為兩只對(duì)橫向振動(dòng)干擾有強(qiáng)抑制能力的彈簧片；其線圈下配有渦流環(huán)；磁系是磁鋼和上下磁靴組成；諧振子是線圈和渦流環(huán)連接組成，對(duì)于不同地質(zhì)的勘探和地震波檢測，不需要更換不同頻率的檢波器，從而可降低地質(zhì)勘探和地震波檢測的成本。
文檔編號(hào)G01V1/18GK1664614SQ20041001871
公開日2005年9月7日 申請(qǐng)日期2004年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月5日
發(fā)明者張中華, 馬曉武 申請(qǐng)人:馬曉武, 張中華