CN102955171A - 磁性液体气体弹簧地震检波器 - Google Patents

Abstract

磁性液体气体弹簧地震检波器由外接线柱，上盖，上密封圈，外壳，动圈骨架，线圈，永磁体，下磁靴，下磁性液体，气体弹簧，下盖，密封圈，下骨架盖，上磁靴，上磁性液体，内接线柱，横接线软簧，上骨架盖，内部上接线柱，上接线软簧组成。外壳与上下盖之间通过上下密封圈封装成一体。在外壳与磁体磁靴之间有由动圈骨架以及上下骨架盖封装在一起骨架组合，骨架组合与上下盖之间有一定间隙，而与磁体磁靴之间也有一定间隙，此间隙由磁性液体密封，其中密封有氮气形成的气体弹簧。与其他地震检波器相比，这种地震检波器利用由磁性液体密封的气体弹簧支撑检波器动圈，从而实现检波器弹性系数随着位移的增大而增大，满足高性能检波器的目的。

Description

磁性液体气体弹簧地震检波器

技术领域

 本发明涉及一种地震检波器，特别是指利用磁性液体材料在磁体附近的密封性能来形成地震检波器气体弹簧的磁性液体气体弹簧地震检波器。

背景技术

地震检波器是用于地质勘探和工程测量的专用传感器，是一种将地面振动转变为电信号的传感器，或者说是将机械能转化为电能的能量转换装置。

地震勘探的基本原理是利用人工地震在地层中产生振动信号，根据设计要求在距离激发点不同的地方布置传感器（即地震检波器）接收振动信号，然后对接收到的振动信号进行处理、解释，根据信号的频率、振幅、速度等信息分析不同深度地层的属性、构造的形态等，从而初步判断是否有具备生油、储油条件，最后提供钻探的井位。

地震数据采集系统主要由传感器（又称检波器）和数字地震仪组成。检波器埋置于地面的装置，把地震波引起的地面震动转换成电讯号并通过电缆将电讯号送入地震仪;数字地震仪将接受到电讯号放大、经过模/数转换器转换成二进制数据、组织数据、存贮数据。 　　 

　　常规地震检波器有磁电、涡流、压电、压阻式;新型的有：MEMS（微电子机械系统）式得数字检波器、FBG检波器。对检波器的要求是高频响应好、动态范围宽、抗电磁干扰，灵敏度高。 

目前用于石油物探的动圈速度型检波器是将活动的线圈固定在与磁铁同轴的弹簧上，通过感应外部振动使弹簧和线圈相对于磁铁产生移动而由线圈产生感应电动势。由于弹簧的固有频率，导致动圈速度型检波器的探测频带很窄，不足以探测由人工爆炸产生的全部宽频带弹性波。       为此石油地震勘探数据采集和处理普遍采用24位Δ－Σ技术，动态记录范围可达120dB。在国内外石油物探行业广泛使用的是传统的速度型检波器，可记录的最大动态范围约为60dB，接收信号的畸变大，响应频带窄，需几个至几十个检波器组合才能降低噪音干扰，这样加大了油气勘探的成本。      随着勘探目的层深度的加大，深部石油地震反射信号中的高频信号衰减加快，而低频信号却衰减很慢，使得检波器的自然频率越低检测距离越远。而传统动圈速度型检波器却对低频信号（特别是小于6 Hz的信号）接收能力差。同时，传统检波器的高频响应能力也差，不利于高分辨率勘探，因此高性能检波器技术成为高精度和深部地震勘探技术的一瓶颈环节。

动圈式地震检波器的自然频率和弹簧的弹性系数的方根成正比，和动圈的质量方根成反比。如果要减少检波器的自然频率，当质量一定时可以减少弹性系数，因为动圈的质量一定从而重力一定，要支撑动圈，必须增加弹簧长度，从而增加检波器的体积。当增大质量值时，则直接增大检波器的体积。因此，弹簧动圈式检波器在体积恒定的情况下很难减少自然频率，增加检测距离。由以上推导可知在一定体积下减少动圈式检波器的自然频率必须使用弹性系数可变的弹簧。在信号弱时小弹性系数值可检查远距离的地震波，在信号强时大弹性系数值近距离的地震波。实现上述功能的弹簧，现在有用磁悬浮结构实现的。它的结构比较复杂，所用磁体较多，加工精度要求高。而且磁路复杂，感应信号紊乱。

对此可以使用同样可变弹性系数的磁性液体气体弹簧地震检波器，其弹性系数随着位移的增大而增大。因此磁性液体气体弹簧检波器完全可以满足高性能检波器的要求。

发明内容

本发明提供一种磁性液体气体弹簧地震检波器，与其他地震检波器相比，这种地震检波器利用由磁性液体密封的气体弹簧支撑检波器动圈，从而实现检波器弹性系数随着位移的增大而增大，满足高性能检波器的目的。

附图为本发明磁性液体气体弹簧地震检波器的结构图，现根据附图对本发明磁性液体空气弹簧检波器的结构说明如下：

磁性液体气体弹簧地震检波器由外接线柱，上盖，上密封圈，外壳，动圈骨架，线圈，永磁体，下磁靴，下磁性液体，气体弹簧，下盖，密封圈，下骨架盖，上磁靴，上磁性液体，内接线柱，横接线软簧，上骨架盖，内部上接线柱，上接线软簧组成。

外壳与上下盖之间通过上下密封圈封装成一体，上下盖的芯柱把磁体以及磁体上的上下磁靴紧紧夹持成固定连接，而在上盖上镶嵌有外接线柱。在外壳与磁体磁靴之间有由动圈骨架以及上下骨架盖封装在一起骨架组合，在骨架上镶嵌有两个内横接线柱，在上骨架盖上镶嵌有两个内部上接线柱，内横接线柱与动圈的两个接线头连接并且通过两个横接线软簧与两个内部上接线柱连接，两个内部上接线柱又通过两个上接线软簧与两个外接线柱连接。骨架组合与上下盖之间有一定间隙，而与磁体磁靴之间也有一定间隙，此间隙由磁性液体密封，其中密封有氮气形成的气体弹簧。

磁性液体气体弹簧地震检波器的工作原理是：当地震波到达时地面产生振动时，检波器外壳将随地面一起振动；线圈及其骨架由于悬浮在有磁性液体密封的气体弹簧上，则产生由相对外壳的惯性运动，切割磁力线，在线圈中产生感应电动势，进而把地面振动转化为电信号输出。

本发明与现有技术相比，具有以下显著特点和积极效果：

1. 采用磁性液体对气体弹簧进行密封，具有无泄露，阻尼小，无磨损的优点。

2. 气体弹簧具有变弹性系数的特性。它的弹性系数与位移成反比，可以实现小信号时小弹性系数，大信号时大弹性系数。大大增加检波器的响应带宽。对于探测深层远距离地震具有积极作用。

3. 由于磁性液体的充入大大改善动圈骨架与上下盖芯柱的润滑，有效的降低假频的干扰。

附图说明

附图为本发明磁性液体空气弹簧检波器的结构剖视图。其中1为外接线柱，2为上盖，3为上密封圈，4为外壳，5为动圈骨架，6为线圈，7为永磁体，8为下磁靴，9为下磁性液体，10为气体弹簧。11为下盖，12为下密封圈，13为下骨架盖，14为上磁靴，15为上磁性液体，16为内横接线柱，17为横接线软簧，18为上骨架盖，19为内部上接线柱，20为上接线软簧。 

具体实施方式

把外壳4与上下盖2、11之间通过上下密封圈3、12封装成一体，上下盖2、11的芯柱把磁体7以及磁体7上的上下磁靴14、8紧紧夹持成固定连接，而在上盖2上镶嵌有外接线柱1。在外壳4与磁体7磁靴14、8之间有由动圈骨架5以及上下骨架盖18、13封装在一起骨架组合，在动圈骨架5上镶嵌有两个内横接线柱16，在上骨架盖18上镶嵌有两个内部上接线柱19，内横接线柱16与线圈6的两个接线头连接并且通过两个横接线软簧17与两个内部上接线柱19连接，两个内部上接线柱19又通过两个上接线软簧20与两个外接线柱1连接。骨架组合与上下盖2、11之间有一定间隙，而与磁体7磁靴8、14之间也有一定间隙，此间隙由磁性液体9、15密封，其中密封有氮气形成的气体弹簧10。动圈骨架5与上下骨架盖18、13之间进行密封镶嵌。这样骨架组合与外壳之间形成气体弹簧连接。

外接线柱1与上盖2之间绝缘镶嵌，内横接线柱16与动圈骨架5之间绝缘镶嵌，内部上接线柱与上骨架盖之间绝缘镶嵌。电流可通过外接线柱1，上接线软簧20，为内部上接线柱19，上骨架盖18，横接线软簧17，内横接线柱16，线圈6导通。

当地震波到达时地面产生振动时，检波器将随地面一起振动；线圈6及其动圈骨架5由于悬浮在有磁性液体9、15密封的气体弹簧10上，则会产生相对于外壳4的惯性运动，切割磁体7产生的磁力线，在线圈6中产生感应电动势，进而把地面振动转化为电信号通过外接线柱1输出。 

以上所述，仅是本发明的较佳实施方式，不应被视为对本发明范围的限制，而且本发明所主张的权利要求范围并不局限于此，凡熟悉此领域技术的人士，依照本发明所披露的技术内容，可轻易思及的等效变化，均应落入本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种磁性液体气体弹簧地震检波器，其特征在于把外壳4与上下盖2、11之间通过上下密封圈3、12封装成一体，上下盖2、11的芯柱把磁体7以及磁体7上的上下磁靴14、8紧紧夹持成固定连接，而在上盖2上镶嵌有外接线柱1；在外壳4与磁体7磁靴14、8之间有由动圈骨架5以及上下骨架盖18、13封装在一起骨架组合，在动圈骨架5上镶嵌有两个内横接线柱16，在上骨架盖18上镶嵌有两个内部上接线柱19，内横接线柱16与线圈6的两个接线头连接并且通过两个横接线软簧17与两个内部上接线柱19连接，两个内部上接线柱19又通过两个上接线软簧20与两个外接线柱1连接；骨架组合与上下盖2、11之间有一定间隙，而与磁体7磁靴8、14之间也有一定间隙，此间隙由磁性液体9、15密封，其中密封有氮气形成的气体弹簧10；动圈骨架5与上下骨架盖18、13之间进行密封镶嵌；这样骨架组合与外壳之间形成气体弹簧连接。

2.根据权利要求1所述的磁性液体气体弹簧地震检波器，其特征在于外接线柱1与上盖2之间绝缘镶嵌，内横接线柱16与动圈骨架5之间绝缘镶嵌，内部上接线柱与上骨架盖之间绝缘镶嵌；电流可通过外接线柱1，上接线软簧20，为内部上接线柱19，上骨架盖18，横接线软簧17，内横接线柱16，线圈6导通。

3.根据权利要求1所述的磁性液体气体弹簧地震检波器，其特征在于磁靴14、8背向磁体7方向有两个同心环凸起。