CN103235336A - 一种宽频动圈式地震检波器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种宽频动圈式地震检波器，包括外壳、顶盖、底盖及磁钢、上磁靴、下磁靴、线圈、线架、接线柱，所述磁钢采用稀土钕铁硼材料制作，在磁钢外缘同轴安装一温度补偿环，该温度补偿环采用FeNiMn合金材料制成；所述绕制线圈的线架采用LY12-CZ铝材料，在线架的上、下两端各绕一组线圈。本检波器是一种将大地震动的机械能转换为电能的机电耦合转换装置，其灵敏度随着频率的增加而提高，工作频带宽，即：一次地震勘探可获取很丰富的地震信号，对于不同地质需要均可在该资料中提取，不需要更换不同频率的地震检波器进行重复勘探，可弥补大地对高频信号的吸收，增加磁熵参数控制，减少外界干扰，以最大的逼真度产生与地震波相对应的电压信号，适用于所有地区的陆地地震勘探。

Description

一种宽频动圈式地震检波器

技术领域

本发明属于地震勘测领域，涉及地震传感器，尤其是一种与地震勘探仪器配套使用的宽频动圈式地震检波器。 

技术背景

目前地震勘探中所使用的与本发明申请类似特性检波器有：1、涡流传感器，是利用线圈与磁钢之间的铜环，在振动中形成涡流，但输出灵敏度太低，特别是在80Hz以下接收地震波信号时能力极差。2、常规的速度传感器，虽然在固有频率（10Hz或更高）以上具有较高的灵敏度200～320mv/cm/s，但严重损失了固有频率以下的信号；同时，随着地震频率信号的增加，大地对地震信号的吸收使得常规的速度传感器（灵敏度200～320mv/cm/s）的灵敏度接收信号有困难；而为了获得高频段的地震信号，必须使用另一种地震检波器，由此造成设备和工时等的巨大浪费。 

通过了解，涿州昌迪石油仪器生产的CD-JSII加速度涡流检波器，虽然具有很好的输出特性，能够获得高频段的地震信号，但是由于单线圈结构，抗干扰能力极差，所采集的地震信息质量，不能满足高精度地震勘探的需要。 

目前，世界地震勘探正向高分辨率发展，要求检波器向高精度、宽频带方向发展。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种宽频动圈式地震检波器，该检波器结构简单紧凑，并可有效减小检波器的失真度，增加抗干扰能力。 

本发明的目的是通过如下技术方案实现的： 

一种宽频动圈式地震检波器，包括外壳、顶盖、底盖及磁钢、上磁靴、下磁靴、线圈、线架、接线柱，在圆柱状外壳的上、下端分别同轴安装顶盖及底盖，在顶盖及底盖之间的外壳内定位安装上、下两个磁靴，该两个磁靴为镜像对称设置；在上、下两个磁靴之间同轴定位安装磁钢；在外壳内的顶盖及底盖外缘部位同轴共同套装有线架，在线架上绕制有线圈，该线架在顶盖上引出两个接线柱，其特征在于：所述磁钢采用稀土钕铁硼材料制作，在磁钢外缘同轴安装一温度补偿环，该温度补偿环采用FeNiMn合金材料制成； 

所述绕制线圈的线架采用LY12-CZ铝材料，在线架的上、下两端各绕一组线圈。 

而且，在顶盖与磁钢、底盖与磁钢之间分别安装一三臂式弹簧片。 

本发明的优点和积极效果是： 

1、本检波器是一种将大地震动的机械能转换为电能的机电耦合转换装置，其灵敏度随着 频率的增加而提高，工作频带宽，即：一次地震勘探可获取很丰富的地震信号，对于不同地质需要均可在该资料中提取，不需要更换不同频率的地震检波器进行重复勘探，可弥补大地对高频信号的吸收；增加磁熵参数控制，减少外界干扰，以最大的逼真度产生与地震波相对应的电压信号，适用于所有地区的陆地地震勘探。 

2、本检波器在结构上采用了双线槽，使线架的壁增厚、线槽尽量窄，由此线圈架起到了涡流大阻尼的作用，实现随地震波频率的增加检波器的灵敏度也增加，避免了常规传感器为了提高灵敏度而牺牲阻尼系数使得在获得地震信号时附加不真实的因素的问题。 

3、本检波器设计了两个绕组在两个磁场强度相等方向相反磁场中工作，形成差动式架构，以便减小检波器的失真度、增加抗干扰能力，其工作磁间隙最佳≦4mm，可减少漏磁有效提高检波器的灵敏度。 

4、本检波器在低频部分具有速度型传感器的优势，同时，随着频率的增加具有加速度的特征。使之在有效的地震波范围内真实的拾取地震信号，动态范围有了明显提高， 

5、本检波器增设了温度补偿环，使该产品的阻尼系数在任何频率段≧0.7，解决了高频检波器欠阻尼的缺陷，能够满足高分辨率勘探的需要。 

6、本检波器结构紧凑、重量轻，是CD-JSII加速度涡流检波器66%，减轻了野外施工的负担。 

附图说明

图1是本发明的结构剖视示意图； 

图2是本发明拾取地震信号的幅频曲线图。 

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。 

一种宽频动圈式地震检波器，包括外壳7、顶盖3、底盖11及磁钢8、磁靴5、线圈6、线架4、接线柱2，在圆柱状外壳的上、下端分别同轴安装顶盖及底盖，在顶盖及底盖之间的外壳内定位安装上、下两个磁靴，该两个磁靴为镜像对称设置；在上、下两个磁靴之间同轴定位安装磁钢；在外壳内的顶盖及底盖外缘部位同轴共同套装有线架，在线架上绕制有线圈，该线架在顶盖上引出两个接线柱，在顶盖及底盖上分别安装有上密封圈1。 

本发明的创新点在于： 

1、所述磁钢采用稀土钕铁硼材料制作，在磁钢外缘同轴安装一温度补偿环9，该温度补偿环采用FeNiMn合金材料制成，能弥补钕铁硼磁性材料的低温特性的不稳定。 

2、在顶盖与磁钢、底盖与磁钢之间分别安装一三臂式弹簧片10，该弹簧片的作用是在环形磁场的空间支撑谐振子，当振子处于静止状态，由于地震波动使闭合线圈在磁场运动，产生一个电压信号；弹簧片可有效地限制磁钢的横向振动，能满足纵向运动高保真地拾取地震信号。 

3、所述绕制线圈的线架采用LY12-CZ铝材料，以实现在运动中增大阻尼系数；所述线圈采用上、下间隔的双线圈结构，即在线架的上、下两端各绕一组线圈。 

4、所述检波器增加磁熵参数控制，减少外界干扰，以最大的逼真度产生与地震波相对应的电压信号。 

本发明的工作原理是： 

本检波器是一个由横向振动干扰有强抑制能力的弹簧片、线圈组成的弹簧——质量系统。该系统置于由永磁体、铁外壳、顶盖和底盖组成磁路的工作气隙中，当地面振动时，固定于地面的加速度检波器随之运动，检波器中的弹簧——质量系统在磁场中产生相对运动，在线圈绕组中产生相应的感应电动势，由导电引线簧焊接输出，同时在线架中感应出涡电流，此涡电流产生一个与运动相反的阻尼力，即电磁阻尼，使弹簧——质量系统做标准的阻尼振动。 

根据法拉弟电磁感应定律，得知： 

V=NvB_δL₀

式中： 

v——线圈（包括阻尼环）垂直切割磁力线的运动速度，它与产生的感生电动势成正比。 

B_δ——检波器磁路中，铁芯和永磁体之间工作气隙中的磁感应强度。若气隙中的磁场为均匀磁场，则B_δ为常数。 

L₀——每匝线的平均长度。 

N——线圈绕组的总匝数。 

因此，本发明是一种具有速度型特征的加速度地震检波器。这种加速度型的检波器根据地震波动的状态，就可以反映地质构造的层位状况。 

从图2中可以看出，在10Hz时142mv/cm/s、20Hz Hz时287mv/cm/s、50Hz Hz时476mv/cm/s、100Hz时550mv/cm/s，200HZ时573mv/cm/s、500HZ时587476mv/cm/s。 

Claims (2)

1.一种宽频动圈式地震检波器，包括外壳、顶盖、底盖及磁钢、上磁靴、下磁靴、线圈、线架、接线柱，在圆柱状外壳的上、下端分别同轴安装顶盖及底盖，在顶盖及底盖之间的外壳内定位安装上、下两个磁靴，该两个磁靴为镜像对称设置；在上、下两个磁靴之间同轴定位安装磁钢；在外壳内的顶盖及底盖外缘部位同轴共同套装有线架，在线架上绕制有线圈，该线架在顶盖上引出两个接线柱，其特征在于：

所述磁钢采用稀土钕铁硼材料制作，在磁钢外缘同轴安装一温度补偿环，该温度补偿环采用FeNiMn合金材料制成；

所述绕制线圈的线架采用LY12-CZ铝材料，在线架的上、下两端各绕一组线圈。

2.根据权利要求1所述的宽频动圈式地震检波器，其特征在于：在顶盖与磁钢、底盖与磁钢之间分别安装一三臂式弹簧片。

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