CN102901980A - 一种高分辨率地震检波器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高分辨率地震检波器及其制造方法，一种检波器结构，在装配过程中保证带导向定位部的上盖、由上下磁靴和磁钢组成的磁系统、带绕组的线圈架和弹簧组成的弹簧-质量系统、下盖、外壳同轴，有效的降低检波器失真；通过匹配条件保证上下弹簧片的内外环在装配后处于水平位置、保证上下弹簧片不受附加外力压迫、保证封口后检波器内部各零部件配合紧密无松动，降低检波器的失真；直接测试单只弹簧的自然频率，选择频率两两相等的两只弹簧进行配对，保证弹簧的一致性，减小允差范围，降低失真；采用直接测试频率的方法，在检波器封口前测试出地震检波器的自然频率，进一步减小检波器的允差范围。

Description

一种高分辨率地震检波器及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种检波器及其制造方法，特别涉及一种高分辨率地震检波器及其制造方法。 

背景技术

地震勘探法是石油、煤炭等地球物理勘探的最主要方法，地震检波器是地震信号的接收装置，将地震能量转换成电信号输出。最普通的地震检波器是速度型检波器，具有代表性的是：一个作为参考质量的被弹簧悬挂着的环形线圈，线圈框架的每一端装有一片弹簧片，弹簧片把线圈定位在由永磁体组件构成的磁场中，通过上下盖、磁体组件和外壳固定，从而使得线圈沿磁场轴向构成一个具有预置共振频率的悬挂系统。 

高分辨地震勘探要求地震采集设备具有高保真度，对于地震检波器要求其参数允差范围小、失真度低，从而更真实的反映地质状况，提高地震采集数据的精度和分辨率。 

失真是以一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，地震检波器的磁场均匀性和弹簧片是影响失真的重要原因，因而提出了多种提高磁场均匀性的方法及研制了多种弹簧片的结构。在专利“95195123.8”中，通过采用高性能磁钢提高磁场强度、按照磁路工作气隙和磁靴的有效比例设计磁场提高磁场均匀性，从而降低了检波器的失真度。在美国专利“3742441”、“4623991”中公开的弹簧片，在减小失真方面取得了一定的成效。 

检波器允差范围大将会缩小检波器的频带范围，降低地震信号的分辨率。因此在高精度地震勘探中需要允差范围小的检波器。降低允差范围主要是通过保证检波器参数一致性实现，在专利“200910131591.5”中，通过测试弹簧片的弹性系数、支持质量，来选择弹簧，从而保证产品一致性，减小允差范围。 

但是目前采用的降低检波器失真度和减少检波器参数允差范围的方法并不能完全解决问题。残余的失真仍然对数据的分辨率有很大影响；而采用弹簧弹性系数、支 持质量的测试方法，只能等效的代替自然频率，不能进行精确的控制，因而无法进一步降低允差范围。 

发明内容

本发明的目的旨在提供一种高分辨率地震检波器及其制造方法，所述高分辨率地震检波器具有控制精度高，参数一致性好、失真度低的优点。 

本发明提供的高分辨率地震检波器包括中空管状的外壳1，带导向定位部的上盖2、下盖3、圆形密封圈4、绝缘子5，磁钢6、上磁靴7、下磁靴8，上弹簧片9、上卡箍10、下卡箍11、下弹簧片12、上引出片13、上接触片14、上平垫片15、绝缘垫片16、下接触片17、下平垫片18、带绕组的线圈架19，其特征在于所述外壳的上端部安装带导向定位部的上盖2、下端部安装下盖3，在外壳内部形成空腔；圆柱形的磁钢6的上表面由上磁靴7包裹，下表面由下磁靴8包裹，上磁靴通过其上表面的圆柱孔与带导向定位部的上盖2连接，下磁靴通过其下表面的圆柱孔下盖3相连，上弹簧片9和下弹簧片12的外环分别通过上卡箍10和下卡箍11固定在带绕组的线圈架19的上表面和下表面；在上磁靴7的上表面和上弹簧片9的内环之间设置一塑料绝缘垫片16，上弹簧片9的内环通过上平垫片15、上接触片14与带导向定位部的上盖2紧密接触，将上弹簧片9固定在带导向定位部的上盖2和上磁靴7之间；上接触片14和绝缘子5的一个引线焊接在一起，绝缘子5通过过盈配合的方式压接在带导向定位部的上盖2上，绝缘子5的另一个引线和上引出片13焊接在一起；下弹簧片12的一面通过下平垫片18、下接触片17和下磁靴的上表面紧密接触，下弹簧片12另一面直接和下盖3接触，将下弹簧片固定在下盖和下磁靴之间，上磁靴7，下磁靴8和磁钢6套装在所述带绕组的线圈架19中，上弹簧片和下弹簧片将带有绕组的线圈架悬挂在空腔的中间。 

进一步地，所述上盖具有导向定位部，所述导向定位部24为一圆环体，由所述上盖的第三平台沿轴向向外延伸，所述导向定位部的圆环内部用于装入绝缘子，导向定位部分别与上盖的下表面20、第一平台21、第二平台22和第三平台23同轴。 

进一步地，所述地震检波器中的部件满足以下尺寸条件： 

[(G1+H1+F)+C2-H2]+P＝S+I+L 

B1＝C1 

B2＝C2 

G1＝H1 

G2＝H2 

其中：S为线圈架上下表面放置弹簧的卡槽间的高度，G1为上磁靴厚度，H1为下磁靴厚度，G2为上磁靴上表面孔深，H2为下磁靴下表面孔深，F为磁钢厚度，I为上弹簧片厚度，L为下弹簧片厚度，B1为上盖在空腔内的总高度，C1为下盖的总高度，B2为带导向定位部上盖第一平台21到其下表面20的距离，C2为下盖第一平台26到下盖上表面25的距离，P为绝缘垫片厚度。 

进一步地，所述地震检波器中的部件进一步满足以下尺寸条件： 

[B2-(P+G2)]＞I+O+N 

C2-H2＞L+R+Q 

其中：O为上平垫片厚度，N为上接触片厚度，R为下平垫片厚度，Q为下接触片厚度。 

进一步地，所述地震检波器中的部件进一步满足以下尺寸条件： 

[C3+(G1+H1+F)+B3]-(G2+H2)＞A 

其中：B3为带导向定位部的上盖第二平台22到其下表面20的高度，C3为下盖第二平台27到下盖上表面25的高度，A为外壳内壁高度。 

进一步地，所述地震检波器中的部件进一步满足以下尺寸条件： 

m1+m2＝g 

f1＝f2 

其中：m1为上弹簧片的支持重量，m2为下弹簧片的支持重量，g为带有绕组的线圈架的重量，f1为上弹簧片的自然频率，f2为下弹簧片的自然频率。 

本发明提供的制造高分辨率地震检波器的制造方法，其特征在于所述制造方法采用如下步骤实施： 

步骤一：分别制造线圈架，上磁靴，下磁靴，磁钢，上弹簧片，下弹簧片，带导向定位部的上盖，下盖，绝缘垫片；使上述线圈架，上磁靴，下磁靴，磁钢，上弹簧片，下弹簧片，带导向定位部的上盖，下盖，绝缘垫片的尺寸满足以下条件： 

[(G1+H1+F)+C2-H2]+P＝S+I+L 

B1＝C1 

B2＝C2 

G1＝H1 

G2＝H2 

其中：S为线圈架上下表面放置弹簧的卡槽间的高度；G1为上磁靴厚度，H1为下磁靴厚度，G2为上磁靴上表面孔深，H2为下磁靴下表面孔深，F为磁钢厚度，I为上弹簧片厚度，L为下弹簧片厚度，B1为上盖在空腔内的总高度，C1为下盖的总高度，B2为带导向定位部的上盖第一平台21到其下表面20的距离，C2为下盖第一平台26到下盖上表面25的距离，P为绝缘垫片厚度； 

步骤二：制造上平垫片，上接触片，下平垫片，下接触片；使所述上平垫片，上接触片，下平垫片，下接触片的尺寸满足以下条件： 

[B2-(P+G2)]＞I+O+N 

C2-H2＞L+R+Q 

其中：O为上平垫片厚度，N为上接触片厚度，R为下平垫片厚度，Q为下接触片厚度； 

步骤三：加工带导向定位部的上盖、下盖和外壳，使所述带导向定位部的上盖、下盖和外壳的尺寸满足以下条件： 

[C3+(G1+H1+F)+B3]-(G2+H2)＞A 

其中：B3为带导向定位部的上盖第二平台22到其下表面20的高度，C3为下盖第二平台27到下盖上表面25的高度，A为外壳内壁高度； 

步骤四：进一步加工上弹簧片、下弹簧片和带有绕组的线圈架，使所述上弹簧片、下弹簧片和带有绕组的线圈架的尺寸满足以下条件： 

m1+m2＝g 

f1＝f2 

其中：m1为上弹簧片的支持重量，m2为下弹簧片的支持重量，g为带有绕组的线圈架的重量，f1为上弹簧片的自然频率，f2为下弹簧片的自然频率； 

步骤五：进行所述高分辨率地震检波器的初级装配及封口前频率测试，采用定位工装，以外壳外径、下盖回转轴、上磁靴上表面圆柱孔、下磁靴下表面圆柱孔为定位依据进行装配，将下盖、密封圈和外壳压接在一起，将装配好的由带绕组的线圈架、上弹簧片和下弹簧片组成的弹簧-质量系统和由上磁靴、下磁靴和磁钢组成的磁系统 装入下盖-外壳组合体中，制成初级装配装置，采用激光测振仪对上述初级装配装置进行频率测试获得频率F，如果频率F和上弹簧片和下弹簧片的自然频率一致，即F=f1=f2，则装配过程中没有引入附加应力，没有产生变形； 

步骤六：进行带导向定位部的上盖的装配，完成所述高分辨率地震检波器的制造；首先将上盖通过导向定位部安装在压装机中轴上，压装机中轴与外壳、上磁靴上表面圆柱孔，下磁靴下表面圆柱孔、下盖回转轴保证同轴；然后通过压装机中轴引导带导向定位部的上盖通过上盖第一平台至上盖下表面之间的圆柱体装入上磁靴上表面圆柱孔中并压住，使带导向定位部的上盖与外壳、上磁靴上表面圆柱孔、下磁靴下表面圆柱孔、下盖回转轴同轴；在保证带导向定位部的上盖第一平台至上盖下表面之间的圆柱体装入上磁靴上表面圆柱孔中并压住的基础上，通过与压装机中轴同轴的压装机外轴工装将外壳与带导向定位部的上盖封住，完成检波器装配。 

采用本发明装置及方法，其优点是：首先，通过导向定位部在装配的过程中可以使所有的零部件同轴，从而有效的降低检波器的失真。其次，提出了一种检波器结构尺寸匹配条件，在该尺寸匹配条件下，可以在静止状态下保证弹簧内外环处于水平位置，保证磁系统位于上、下盖和外壳组成的密闭空间的中心位置，并保证通过弹簧片悬挂的线圈也位于密闭空间的中心位置，从而使得弹簧受力均匀、一致，有效降低了失真；在该匹配条件下，可以保证装配后上下弹簧片的内环仅被固定在某一位置，不受附加外力的影响而产生附加变形，从而降低了弹簧片失真；在该匹配条件下，保证了外壳封口后检波器内部各零部件配合紧密无松动，从而进一步降低了失真。第三，采用测试频率的方法，直接测试单只弹簧的自然频率，选择频率两两相等的两只弹簧进行配对，从而保证了弹簧的一致性，减小了允差范围，降低了失真；采用直接测试频率的方法，在检波器封口前测试出地震检波器的自然频率，从而进一步减小了检波器的允差范围。 

附图说明

图1是本发明的地震检波器的垂直剖面图； 

图2是本发明地震检波器的带有导向定位部的上盖的剖视图； 

图3是本发明地震检波器的下盖的剖视图； 

图4a是本发明地震检波器上磁靴的示意图； 

图4b是本发明地震检波器下磁靴的示意图； 

图4c是本发明地震检波器磁钢的示意图； 

图4d是本发明地震检波器下盖的示意图； 

图4e是本发明地震检波器绝缘垫片的示意图； 

图4f是本发明地震检波器线圈架的示意图； 

图4g是本发明地震检波器上弹簧片的示意图； 

图4h是本发明地震检波器下弹簧片的示意图； 

图4i是本发明地震检波器上盖的示意图； 

图4j是本发明地震检波器上平垫片的示意图； 

图4k是本发明地震检波器上接触片的示意图； 

图4l是本发明地震检波器下平垫片的示意图； 

图4m是本发明地震检波器下接触片的示意图； 

图4n是本发明地震检波器外壳的示意图； 

图5是制造本发明地震检波器的制造流程示意图。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。 

本发明提供的高分辨率地震检波器包括中空管状的外壳1，带导向定位部的上盖2、下盖3、圆形密封圈4、绝缘子5，磁钢6、上磁靴7、下磁靴8，上弹簧片9、上卡箍10、下卡箍11、下弹簧片12、上引出片13、上接触片14、上平垫片15、绝缘垫片16、下接触片17、下平垫片18、带绕组的线圈架19，其特征在于所述外壳的上端部安装带导向定位部的上盖2、下端部安装下盖3，在外壳内部形成空腔；圆柱形的磁钢6的上表面由上磁靴7包裹，下表面由下磁靴8包裹，上磁靴通过其上表面的圆柱孔与上盖2连接，下磁靴通过其下表面的圆柱孔与下盖3相连，上弹簧片9和下弹簧片12的外环分别通过上卡箍10和下卡箍11固定在带绕组的线圈架19的上表面和下表面；在上磁靴7的上表面和上弹簧片9的内环之间设置一塑料绝缘垫片16，上弹簧片9的内环通过上平垫片15、上接触片14与上盖2紧密接触，将上弹簧片9固定在上盖2和上磁靴7之间；上接触片14和绝缘子5的一个引线焊接在一起，绝缘子5通过过盈配合的方式压接在带导向定位部的上盖2上，绝缘子5的另一个引线和上引出片13焊接在一起；下弹簧片12的一面通过下平垫片18、下接触片17和下磁靴的上表面紧密接触，下弹簧片12另一面直接和下盖3接触，将下弹簧片固定在下盖和下磁靴之间，上磁靴7，下磁靴8和磁钢6套装在所述带绕组的线圈架19中，上弹簧片和下弹簧片将带有绕组的线圈架悬挂在空腔的中间。 

进一步地，本发明提出了一种检波器结构尺寸匹配条件：在该尺寸匹配条件下，可以在静止状态下保证弹簧内外环处于水平位置，保证磁系统位于上、下盖和外壳组成的密闭空间的中心位置，并保证通过弹簧片悬挂的线圈也位于密闭空间的中心位置，从而使得弹簧受力均匀、一致，有效降低了失真；在该匹配条件下，可以保证装配后上下弹簧片的内环仅被固定在某一位置，不受附加外力的影响而产生附加变形，从而降低了弹簧片失真；在该匹配条件下，保证了外壳封口后检波器内部各零部件配合紧密无松动，从而进一步降低了失真。下面将对所述尺寸匹配条件进行说明。 

所述上盖具有导向定位部，所述导向定位部24为一圆环体，由所述带导向定位部的上盖的第三平台23沿轴向向外延伸，所述导向定位部的圆环内部用于装入绝缘子，导向定位部分别与上盖的下表面20、第一平台21、第二平台22和第三平台23同轴。 

进一步地，所述地震检波器中的部件满足以下尺寸条件： 

[(G1+H1+F)+C2-H2]+P＝S+I+L 

B1＝C1 

B2＝C2 

G1＝H1 

G2＝H2 

其中：S为线圈架上下表面放置弹簧的卡槽间的高度，G1为上磁靴厚度，H1为下磁靴厚度，G2为上磁靴上表面孔深，H2为下磁靴下表面孔深，F为磁钢厚度，I为上弹簧片厚度，L为下弹簧片厚度，B1为上盖在空腔内的总高度，C1为下盖的总高度，B2为带导向定位部的上盖第一平台21到其下表面20的距离，C2为下盖第一平台26到下盖上表面25的距离，P为绝缘垫片厚度。 

上、下弹簧片分别通过上、下卡箍装在带有绕组的线圈架的上下两端卡槽处，上下磁靴和磁钢组成的磁系统上下表面间的总高度（G1+H1+F）加下盖第一平台到下盖上表面的高度C2与下磁靴上表面孔深之差H2加绝缘垫片厚度P等于线圈架上用来卡紧弹簧外环的上下卡槽间高度S1与上弹簧片厚度I1和下弹簧片厚度L1三者之和，从而保证在弹簧支持质量和带有绕组的线圈架质量一致时，在装配完成后弹簧内外环保证水平；带导向定位部的上盖在空腔内的总高度B1与下盖的总高度C1一致，带导向定位部的上盖第一平台21到上盖下表面20的距离（B2）与下盖第一平台26到下盖上表面25的距离C2一致，上磁靴厚度G1等于下磁靴厚度H1、上磁靴孔深G2等于下磁靴孔深H2，保证磁靴和磁钢组成的磁系统位于由外壳和上、下盖组成的密闭空间的中心位置，从而也保证了通过弹簧片悬挂的线圈也位于密闭空间的中心位置；使得弹簧受力均匀、一致，有效降低了失真。 

进一步地，所述地震检波器中的部件进一步满足以下尺寸条件： 

[B2-(P+G2)]＞I+O+N 

C2-H2＞L+R+Q 

其中：O为上平垫片厚度，N为上接触片厚度，R为下平垫片厚度，Q为下接触片厚度。 

上弹簧片内环的一面通过绝缘垫片和上磁靴上表面接触，另一面通过上平垫片、上接触片与带导向定位部的上盖接触，从而被固定在特定位置；该特定位置为B2减去（P+G2），需要保证（B2-（P+G2））大于I1与上平垫片厚度O及上接触片厚度N三者之和，从而保证上弹簧片内环不受其他外力压迫，上弹簧片不会产生附加变形，降低了失真。下弹簧片内环的一面通过下平垫片、下接触片和下磁靴上表面接触，另一面直接与下盖接触，从而被固定在特定位置；该特定位置为C2减去H2，需要保证（C2-H2）大于L1与下平垫片厚度R及下接触片厚度Q三者之和，从而保证下弹簧片内环不受其他外力压迫，下弹簧片不会产生附加变形，降低了失真。 

进一步地，所述地震检波器中的部件进一步满足以下尺寸条件： 

[C3+(G1+H1+F)+B3]-(G2+H2)＞A 

其中：B3为带导向定位部的上盖第二平台22到其下表面20的高度，C3为下盖第二平台27到下盖上表面25的高度，A为外壳内壁高度。 

下盖第二平台27到下盖上表面25的高度C3加上磁系统上下表面间的总高度（G1+H1+F）加上盖第二平台22到上盖下表面20的高度B3三者之和（C3+（G1+H1+F）+B3）减去（G2+H2）所得的高度值应该大于等于外壳的内壁高度A，从而保证封口后检波器内部各零部件配合紧密无松动，进一步降低了失真。 

进一步地，所述地震检波器中的部件进一步满足以下尺寸条件： 

m1+m2＝g 

f1＝f2 

其中：m1为上弹簧片的支持重量，m2为下弹簧片的支持重量，g为带有绕组的线圈架的重量，f1为上弹簧片的自然频率，f2为下弹簧片的自然频率。 

本发明提供的制造高分辨率地震检波器的制造方法，其特征在于所述制造方法采用如下步骤实施： 

步骤一：分别制造线圈架，上磁靴，下磁靴，磁钢，上弹簧片，下弹簧片，上盖，下盖，绝缘垫片；使上述线圈架，上磁靴，下磁靴，磁钢，上弹簧片，下弹簧片，上盖，下盖，绝缘垫片的尺寸满足以下条件： 

[(G1+H1+F)+C2-H2]+P＝S+I+L 

B1＝C1 

B2＝C2 

G1＝H1 

G2＝H2 

其中S为线圈架上下表面放置弹簧的卡槽间的高度；G1为上磁靴厚度，H1为下磁靴厚度，G2为上磁靴上表面孔深，H2为下磁靴下表面孔深，F为磁钢厚度，I为上弹簧片厚度，L为下弹簧片厚度，B1为上盖在空腔内的总高度，C1为下盖的总高度，B2为带导向定位部的上盖第一平台21到其下表面20的距离，C2为下盖第一平台26到下盖上表面25的距离，P为绝缘垫片厚度； 

步骤二：制造上平垫片，上接触片，下平垫片，下接触片；使所述上平垫片，上接触片，下平垫片，下接触片的尺寸满足以下条件： 

[B2-(P+G2)]＞I+O+N 

C2-H2＞L+R+Q 

其中：O为上平垫片厚度，N为上接触片厚度，R为下平垫片厚度，Q为下接触片厚度； 

步骤三：加工带导向定位部的上盖、下盖和外壳，使所述带导向定位部的上盖、下盖和外壳的尺寸满足以下条件： 

[C3+(G1+H1+F)+B3]-(G2+H2)＞A 

其中：B3为带导向定位部的上盖第二平台22到其下表面20的高度，C3为下盖第二平台27到下盖上表面25的高度，A为外壳内壁高度； 

步骤四：进一步加工上弹簧片、下弹簧片和带有绕组的线圈架，使所述上弹簧片、下弹簧片和带有绕组的线圈架的尺寸满足以下条件： 

m1+m2＝g 

f1＝f2 

其中：m1为上弹簧片的支持重量，m2为下弹簧片的支持重量，g为带有绕组的线圈架的重量，f1为上弹簧片的自然频率，f2为下弹簧片的自然频率； 

步骤五：进行所述高分辨率地震检波器的初级装配及封口前频率测试，采用定位工装，以外壳外径、下盖回转轴、上下磁靴上表面圆柱孔为定位依据进行装配，将下盖、密封圈和外壳压接在一起，将装配好的由带绕组的线圈架、上弹簧片和下弹簧片 组成的弹簧-质量系统和由上磁靴、下磁靴和磁钢组成的磁系统装入下盖-外壳组合体中，制成初级装配装置，采用激光测振仪对上述初级装配装置进行频率测试获得频率F，如果频率F和上弹簧片和下弹簧片的自然频率一致，即F=f1=f2，则装配过程中没有引入附加应力，没有产生变形； 

步骤六：进行带导向定位部的上盖的装配，完成所述高分辨率地震检波器的制造；首先将上盖通过导向定位部安装在压装机中轴上，压装机中轴与外壳、上磁靴上表面圆柱孔，下磁靴下表面圆柱孔、下盖回转轴保证同轴；然后通过压装机中轴引导带导向定位部的上盖通过上盖第一平台至上盖下表面之间的圆柱体装入上磁靴上表面圆柱孔中并压住，使带导向定位部的上盖与外壳、上磁靴上表面圆柱孔、下磁靴下表面圆柱孔、下盖回转轴同轴；在保证带导向定位部的上盖第一平台至上盖下表面之间的圆柱体装入上磁靴上表面圆柱孔中并压住的基础上，通过与压装机中轴同轴的压装机外轴工装将外壳与带导向定位部的上盖封住，完成检波器装配。 

采用本发明装置及方法，其优点是：首先，通过导向定位部在装配的过程中可以使所有的零部件同轴，从而有效的降低检波器的失真。其次，提出了一种检波器结构尺寸匹配条件，在该尺寸匹配条件下，可以在静止状态下保证弹簧内外环处于水平位置，保证磁系统位于上、下盖和外壳组成的密闭空间的中心位置，并保证通过弹簧片悬挂的线圈也位于密闭空间的中心位置，从而使得弹簧受力均匀、一致，有效降低了失真；在该匹配条件下，可以保证装配后上下弹簧片的内环仅被固定在某一位置，不受附加外力的影响而产生附加变形，从而降低了弹簧片失真；在该匹配条件下，保证了外壳封口后检波器内部各零部件配合紧密无松动，从而进一步降低了失真。第三，采用测试频率的方法，直接测试单只弹簧的自然频率，选择频率两两相等的两只弹簧进行配对，从而保证了弹簧的一致性，减小了允差范围，降低了失真；采用直接测试频率的方法，在检波器封口前测试出地震检波器的自然频率，可以保证检波器自然频率的一致性，从而进一步减小了检波器的允差范围。 

下面将对本发明列举一具体实施例。 

提供一种地震检波器，包括材料为钢、中空管状的外壳1，其上、下端部被塑料材质的上盖2、下盖3所包围，因此在外壳内部形成空腔；圆柱形的钕铁硼磁钢6其上下表面分别被材料为钢的上、下磁靴7、8包裹，形成磁系统，该磁系统分别通过上、下磁靴上表面的圆柱孔与上、下盖相连，固定在空腔中心位置；材料均为铍青铜 的上下弹簧片9、12的外环分别通过均由铍青铜丝制成的上下卡箍10、11固定在缠绕着漆包线线圈的铝制线圈架19上下表面；在上磁靴的上表面和上弹簧片的内环之间放置一个塑料绝缘垫片16，上弹簧内环的另一面通过上平垫片15、上接触片14和上盖紧密接触，从而将上弹簧片固定在上盖和上磁靴之间；上接触片和绝缘子5的一个引线焊接在一起，绝缘子通过采用过盈配合的方式压接在上盖上，绝缘子的另一个引线和上引出片焊接在一起；下弹簧片内环通过下平垫片18、下接触片17和下磁靴上表面紧密接触，下弹簧片另一面直接和下盖接触，从而将下弹簧片固定在下盖和下磁靴之间；通过上下弹簧片将带有绕组的线圈架悬挂在磁系统外围、空腔的中间。其中上引出片、上接触片、上平垫片、下接触片、下平垫片，均为铍青铜材料。 

图5为检波器制造流程示意图。首先进行各个零部件的匹配，保证匹配关系；然后对弹簧进行测试、配对，并和带绕组的线圈架组配；第三，进行检波器装配及封口前频率测试；最后，通过导向定位进行最终装配，保证各个零部件同轴。 

具体制造步骤如下： 

1.地震检波器在装配制造过程中首先要保证各个零部件间的尺寸匹配关系，如图4所示： 

a.在上下弹簧总支持质量和带有绕组的线圈架质量一致的前提下，为了保证弹簧在静态时处于水平位置，并保证磁靴和磁钢组成的磁系统位于由外壳和上、下盖组成的密闭空间的中心位置，使得弹簧片悬挂的线圈位于密闭空间的中心位置，使弹簧片其受力均匀、一致，有效降低失真。需要满足式（1）、（2）、（3）、（4）、（5）的要求。 

[(G1+H1+F)+C2-H2]+P＝S+I+L                                       （1） 

B1＝C1                                                           （2） 

B2＝C2                                                           （3） 

G1＝H1                                                           （4） 

G2＝H2                                                           （5） 

式中对应的各零部件尺寸可以为： 

●线圈架上下表面放置弹簧的卡槽间的高度为S=20.74mm； 

●上磁靴厚度G1=7.2mm、下磁靴厚度H1=7.2mm； 

●上磁靴上表面孔深G2=2mm、下磁靴上表面孔深H2=2mm； 

●磁钢厚度F=5.1mm； 

●上弹簧片厚度I=0.08mm、下弹簧片厚度L=0.08mm； 

●上盖在空腔内的总高度B1=6.9mm、下盖的总高度C1=6.9mm； 

●上盖第一平台21到上盖下表面20的距离B2=2.9mm、下盖第一平台26到下盖上表面25的距离C2=2.9mm； 

●绝缘垫片厚度P=0.5mm。 

上述尺寸为通过多次试验及生产验证后，得到的合理匹配参数，在该参数下，可以保证弹簧在静态时处于水平位置，并保证磁靴和磁钢组成的磁系统位于由外壳和上、下盖组成的密闭空间的中心位置，使得弹簧片悬挂的线圈位于密闭空间的中心位置，使弹簧片其受力均匀、一致，从而有效降低失真。 

b.为了保证上、下弹簧片内环不受其他外力压迫，固定在一特定位置，使得上、下弹簧片不产生附加变形，从而降低失真。需要满足式（6）、（7）的要求。 

[B2-(P+G2)]＞I+O+N                                               （6） 

C2-H2＞L+R+Q                                                     （7） 

式中对应的各零部件尺寸为： 

●上平垫片厚度O=0.15mm； 

●上接触片厚度N=0.1mm； 

●下片垫片厚度R=0.15mm； 

●下接触片厚度Q=0.1mm。 

上述尺寸为通过多次试验及生产验证后，得到的合理匹配参数，在该参数下，可以保证上、下弹簧片内环不受其他外力压迫，固定在一特定位置，使得上、下弹簧片不产生附加变形，从而降低失真。 

c.为了保证封口后检波器内部各零部件配合紧密无松动，进一步降低失真。需要满足式（8）的要求。 

[C3+(G1+H1+F)+B3]-(G2+H2)＞A                                     （8） 

式中对应的各零部件尺寸可以为： 

●带导向定位部的上盖第二平台22到其下表面20的高度B3=4.6mm； 

●下盖第二平台27到下盖上表面25的高度C3=4.6mm； 

●外壳内壁高度A=24.6mm。 

上述尺寸为通过多次试验及生产验证后，得到的合理匹配参数，在该参数下，可以保证封口后检波器内部各零部件配合紧密无松动，进一步降低失真。 

2.弹簧片测试、配对，及与带绕组的线圈架组配 

上、下弹簧片是影响检波器各项参数的重要零部件。在进行弹簧片测试配对时，采用目前公知的方法测试弹簧片的支持质量m，采用激光测振仪直接测试弹簧片的自然频率f，对带有绕组的线圈架进行称重g。要保证上下两只弹簧匹配，使其受力一致，从而降低检波器的失真，需要满足式（9）、（10）的要求。 

m1+m2＝g                                                       （9） 

f1＝f2                                                         （10） 

式中对应的各项参数可以为： 

●上弹簧片的支持重量m1=3.9g； 

●下弹簧片的支持重量m2=4.3g； 

●带有绕组的线圈架的重量g=8.2g； 

●上弹簧片的自然频率f1=10Hz； 

●下弹簧片的自然频率f2=10Hz。 

上述数值为技术指标要求自然频率10Hz时，通过多次试验及生产验证后，得到的合理匹配参数，在该参数下，可以保证上下两只弹簧匹配，使其受力一致，从而降低检波器的失真。 

3.进行检波器装配及封口前频率测试 

上、下弹簧及线架配对完成后，对检波器进行装配。采用定位工装，以外壳外径、下盖回转轴、上下磁靴上下表面圆柱孔为定位依据进行装配，将下盖、密封圈和外壳压接在一起，将装配好的弹簧-质量系统和磁系统装入下盖-外壳组合体中。采用激光测振仪对上述系统进行频率测试，如果该频率F和弹簧自然频率一致，即F=f1=f2=10Hz，则说明在装配过程中没有引入附加应力，没有产生变形，从而降低了失真；另一方面，通过在完成装配前直接测试检波器的自然频率的方法，可以保证自然频率的一致性，从而大幅降低参数允差范围。 

4.通过导向定位进行最终装配，保证各个零部件同轴 

当完成上述装配及频率测试，且频率不发生变化后，进行带导向定位部的上盖的 装配，即检波器最终封口。为了保证最终装配的同轴性，设计了带导向定位部的上盖（如图2所示），带导向定位部的上盖其导向部分24为一圆环体结构，由第三平台23沿轴向向外引出，其圆环内部装入绝缘子，圆环厚度大于2.5mm、内径大于8mm、外径大于14mm、高度B0大于6mm，导向部分分别与上表面20、第一平台21、第二平台22、第三平台23同轴；其中圆环厚度、外径及高度尺寸选择可以保证导向定位部具有一定的强度和定位长度，满足定位要求，内径尺寸可以保证绝缘子进入。在装配时，首先将上盖通过导向定位部安装在压装机中轴上，压装机中轴与外壳、上磁靴上表面圆柱孔，下磁靴下表面圆柱孔、下盖回转轴保证同轴；然后通过压装机中轴引导带导向定位部的上盖通过上盖第一平台至上盖下表面之间的圆柱体装入上磁靴上表面圆柱孔中并压住，使带导向定位部的上盖与外壳、上磁靴上表面圆柱孔、下磁靴下表面圆柱孔、下盖回转轴同轴；在保证带导向定位部的上盖第一平台至上盖下表面之间的圆柱体装入上磁靴上表面圆柱孔中并压住的基础上，通过与压装机中轴同轴的压装机外轴工装将外壳与带导向定位部的上盖封住，完成检波器装配。通过采用上述结构及装配方法，保证了装配时检波器外壳、弹簧-质量系统、磁系统、上下盖的同轴性，大大降低了装配过程引入的误差，降低了检波器的失真度。 

以上所述为本高分辨率地震检波器及制造方法的一个实例，我们还可以对其进行一些变换。例如：上述外壳、磁靴的材料除了钢以外，还可以选择纯铁等导磁性高的材料；磁钢除了钕铁硼以外，还可以选择钐钴系磁钢；尽管本发明的实施例为旋转动圈式检波器，本发明也适用于游丝引出式检波器，其带有绕组的线圈架由于游丝影响无法进行旋转；本发明实例中的尺寸参数只是一个实例，只要其匹配关系及匹配思想与本发明所叙述一致，均应视为本发明所包括的范围。 

以上实施例仅是为对本发明进行清楚阐述所做的限定，本发明实际保护范围并不局限于此，凡基于本发明思想所作的变型或改动，均在本发明保护范围之内。 

Claims (7)

1.一种高分辨率地震检波器，包括中空管状的外壳（1），带导向定位部的上盖（2）、下盖（3）、圆形密封圈（4）、绝缘子（5），由磁钢（6）、上磁靴（7）、下磁靴（8），上弹簧片（9）、上卡箍（10）、下卡箍（11）、下弹簧片（12）、上引出片（13）、上接触片（14）、上平垫片（15）、绝缘垫片（16）、下接触片（17）、下平垫片（18）、带绕组的线圈架（19），其特征在于所述外壳的上端部安装带导向定位部的上盖（2）、下端部安装下盖（3），在外壳内部形成空腔；圆柱形的磁钢（6）的上表面由上磁靴（7）包裹，下表面由下磁靴（8）包裹，上磁靴（7）通过其上表面的圆柱孔与带导向定位部的上盖（2）连接，下磁靴（8）通过其下表面的圆柱孔与下盖（3）相连，上弹簧片（9）和下弹簧片（12）的外环分别通过上卡箍（10）和下卡箍（11）固定在带绕组的线圈架（19）的上表面和下表面；在上磁靴（7）的上表面和上弹簧片（9）的内环之间设置一塑料绝缘垫片（16），上弹簧片（9）的内环通过上平垫片（15）、上接触片（14）与带导向定位部的上盖（2）紧密接触，将上弹簧片（9）固定在上盖（2）和上磁靴（7）之间；上接触片（14）和绝缘子（5）的一个引线焊接在一起，绝缘子（5）通过过盈配合的方式压接在带导向定位部的上盖（2）上，绝缘子（5）的另一个引线和上引出片（13）焊接在一起；下弹簧片（12）的一面通过下平垫片（18）、下接触片（17）和下磁靴的下表面紧密接触，下弹簧片（12）另一面直接和下盖（3）接触，将下弹簧片固定在下盖和下磁靴之间，上磁靴（7）、下磁靴（8）和磁钢（6）套装在所述带绕组的线圈架（19）中，上弹簧片和下弹簧片将带有绕组的线圈架悬挂在空腔的中间。

2.如权利要求1所述的高分辨率地震检波器，其特征在于所述上盖具有导向定位部，所述导向定位部（24）为一圆环体，由所述上盖的第三平台（23）沿轴向向外延伸，所述导向定位部的圆环内部用于装入绝缘子，导向定位部分别与上盖的下表面（20）、第一平台（21）、第二平台（22）和第三平台（23）同轴。

3.如权利要求2所述的高分辨率地震检波器，其特征在于所述地震检波器中的部件满足以下尺寸条件：

[(G1+H1+F)+C2-H2]+P＝S+I+L

B1＝C1

B2＝C2

G1＝H1

G2＝H2

其中：S为线圈架上下表面放置弹簧的卡槽间的高度，G1为上磁靴厚度，H1为下磁靴厚度，G2为上磁靴上表面孔深，H2为下磁靴下表面孔深，F为磁钢厚度，I为上弹簧片厚度，L为下弹簧片厚度，B1为带导向定位部的上盖在空腔内的总高度，C1为下盖的总高度，B2为带导向定位部的上盖第一平台（21）到其下表面（20）的距离，C2为下盖第一平台（26）到下盖上表面（25）的距离，P为绝缘垫片厚度。

4.如权利要求3所述的高分辨率地震检波器，其特征在于所述地震检波器中的部件进一步满足以下尺寸条件：

[B2-(P+G2)]＞]I1+O+N

C2-H2＞L1+R+Q

其中：O为上平垫片厚度，N为上接触片厚度，R为下平垫片厚度，Q为下接触片厚度。

5.如权利要求4所述的高分辨率地震检波器，其特征在于所述地震检波器中的部件进一步满足以下尺寸条件：

[C3+(G1+H1+F)+B3]-(G2+H2)＞A

其中：B3为带导向定位部的上盖第二平台（22）到其下表面（20）的高度，C3为下盖第二平台（27）到下盖上表面（25）的高度，A为外壳内壁高度。

6.如权利要求5所述的高分辨率地震检波器，其特征在于所述地震检波器中的部件进一步满足以下尺寸条件：

m1+m2＝g

f1＝f2

其中：m1为上弹簧片的支持重量，m2为下弹簧片的支持重量，g为带有绕组的线圈架的重量，f1为上弹簧片的自然频率，f2为下弹簧片的自然频率。

7.一种制造如权利要求1-6中任一所述高分辨率地震检波器的制造方法，其特征在于所述制造方法采用如下步骤实施：

步骤一：分别制造线圈架，上磁靴，下磁靴，磁钢，上弹簧片，下弹簧片，带导向定位部的上盖，下盖，绝缘垫片；使上述线圈架，上磁靴，下磁靴，磁钢，上弹簧片，下弹簧片，带导向定位部的上盖，下盖，绝缘垫片的尺寸满足以下条件：

[(G1+H1+F)+C2-H2]+P＝S+I+L

B1＝C1

B2＝C2

G1＝H1

G2＝H2

其中：S为线圈架上下表面放置弹簧的卡槽间的高度，G1为上磁靴厚度，H1为下磁靴厚度，G2为上磁靴上表面孔深，H2为下磁靴下表面孔深，F为磁钢厚度，I为上弹簧片厚度，L为下弹簧片厚度，B1为上盖在空腔内的总高度，C1为下盖的总高度，B2为上盖第一平台（21）到上盖下表面（20）的距离，C2为下盖第一平台（26）到下盖上表面（25）的距离，P为绝缘垫片厚度；

步骤二：制造上平垫片，上接触片，下平垫片，下接触片；使所述上平垫片，上接触片，下平垫片，下接触片的尺寸满足以下条件：

[B2-(P+G2)]＞I+O+N

C2-H2＞L+R+Q

其中：O为上平垫片厚度，N为上接触片厚度，R为下平垫片厚度，Q为下接触片厚度；

步骤三：加工带导向定位部的上盖、下盖和外壳；使所述带导向定位部的上盖、下盖和外壳的尺寸满足以下条件：

[C3+(G1+H1+F)+B3]-(G2+H2)＞A

其中：B3为带导向定位部的上盖第二平台（22）到带导向定位部的上盖下表面（20）的高度，C3为下盖第二平台（27）到下盖上表面（25）的高度，A为外壳内壁高度；

步骤四：进一步加工上弹簧片、下弹簧片和带有绕组的线圈架，使所述上弹簧片、下弹簧片和带有绕组的线圈架的尺寸满足以下条件：

m1+m2＝g

f1＝f2

其中：m1为上弹簧片的支持重量，m2为下弹簧片的支持重量，g为带有绕组的线圈架的重量，f1为上弹簧片的自然频率，f2为下弹簧片的自然频率；

步骤五：进行所述高分辨率地震检波器的初级装配及封口前频率测试，采用定位工装，以外壳外径、下盖回转轴、上磁靴上表面圆柱孔、下磁靴下表面圆柱孔为定位依据进行装配，将下盖、密封圈和外壳压接在一起，将装配好的由带绕组的线圈架、上弹簧片和下弹簧片组成的弹簧-质量系统和由上磁靴、下磁靴和磁钢组成的磁系统装入下盖-外壳组合体中，制成初级装配装置，采用激光测振仪或其他测试频率的设备对上述初级装配装置进行频率测试获得频率F，如果频率F和上弹簧片和下弹簧片的自然频率一致，即F=f1=f2，则装配过程中没有引入附加应力，没有产生变形；

步骤六：进行带导向定位部的上盖的装配，完成所述高分辨率地震检波器的制造；首先将上盖通过导向定位部安装在压装机中轴上，压装机中轴与外壳、上磁靴上表面圆柱孔，下磁靴下表面圆柱孔、下盖回转轴保证同轴；然后通过压装机中轴引导带导向定位部的上盖通过上盖第一平台至上盖下表面之间的圆柱体装入上磁靴上表面圆柱孔中并压住，使带导向定位部的上盖与外壳、上磁靴上表面圆柱孔、下磁靴下表面圆柱孔、下盖回转轴同轴；在保证带导向定位部的上盖第一平台至上盖下表面之间的圆柱体装入上磁靴上表面圆柱孔中并压住的基础上，通过与压装机中轴同轴的压装机外轴工装将外壳与带导向定位部的上盖封住，完成检波器装配。

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