CN105824045A - 低频、大阻尼、高灵敏度地震检波器 - Google Patents

低频、大阻尼、高灵敏度地震检波器 Download PDF

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郭彪
马强
高燕飞
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    • G01V1/16—Receiving elements for seismic signals; Arrangements or adaptations of receiving elements
    • G01V1/18—Receiving elements, e.g. seismometer, geophone or torque detectors, for localised single point measurements
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Abstract

本发明属于传感器领域，具体涉及一种低频、大阻尼、高灵敏度地震检波器，包括壳体、磁路系统和惯性体系统，壳体上安装有两个引线端子，磁路系统和惯性体系统安装于壳体内部；磁路系统包括磁钢、上磁靴和下磁靴；上磁靴和下磁靴分别安装于磁钢的上下两端；惯性体系统包括线圈绕组、与上磁靴相连的上弹簧片和与下磁靴相连的下弹簧片；线圈绕组通过上弹簧片和下弹簧片绕在磁路系统外部；线圈绕组包括信号传输线圈和阻尼线圈，信号传输线圈的两个出线端分别与壳体上的两个引线端子相连，阻尼线圈在惯性体系统内部短路；本发明地震检波器的频率为3Hz，地震检波器的阻尼系数为4～25，地震检波器的灵敏度为150～300。

Description

低频、大阻尼、高灵敏度地震检波器
技术领域
本发明属于传感器领域，具体涉及一种低频、大阻尼、高灵敏度地震检波器。
背景技术
地震勘探是目前最常用的石油勘探方法之一，它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。
经过多年的勘探工作之后，一些埋藏较浅、表层地质条件简单的构造油田大多已被发现，现在等待人们去寻找的都是一些埋藏较深、地质条件较复杂的小构造油田，这就要求增大勘探深度和提高勘探的精度和分辨率。随着高精度油气勘探技术要求的提高和油气勘探复杂程度的增加，物探技术要为油气勘探与油田开发提供更高精度以及更准确的地下油藏信息，这就要求在地震数据采集过程中使用的地震检波器具备检测更微弱地下信息的能力。但是，现有的地震检波器普遍灵敏度较低，无法满足高精度地震勘探的需要。
发明内容
本发明目的是提供一种新型地震检波器，解决了现有地震检波器因灵敏度低而无法满足高精度地震勘探需要的技术问题。
本发明的技术解决方案是：所提供的高灵敏度地震检波器，包括壳体、磁路系统和惯性体系统，所述壳体上安装有引线端子，所述磁路系统和惯性体系统安装于壳体内部；其特殊之处在于：所述磁路系统包括磁钢、上磁靴和下磁靴；所述上磁靴和下磁靴分别安装于磁钢的上下两端；所述惯性体系统包括线圈绕组、与上磁靴相连的上弹簧片和与下磁靴相连的下弹簧片；所述线圈绕组通过上弹簧片和下弹簧片绕在磁路系统外部；所述线圈绕组包括信号传输线圈和阻尼线圈，信号传输线圈的两个出线端分别与壳体上的两个引线端子相连，阻尼线圈在惯性体系统内部短路；所述地震检波器的频率为3Hz，地震检波器的阻尼系数为4～25，地震检波器的灵敏度为150～300。该地震检波器具有低频、大阻尼、高灵敏度的特点，可以满足高精度地震勘探。
上述检波器还包括线圈骨架；所述线圈骨架安装于上弹簧片和下弹簧片之间，线圈绕组绕在线圈骨架上，可以方便地进行线圈绕组的安装和更换。
上述壳体为设置有顶盖和底盖的中空圆筒，表面积大，受力均匀，安装使用方便。
上述壳体的直径大于42mm，长度大于42mm。
上述磁钢为圆柱形，方便加工，产生磁场均匀。
上述磁钢的直径大于31mm，长度大于8mm，有利于增大工作间隙磁感应强度，提高灵敏度和阻尼系数。
上述上弹簧片和下弹簧片筋满足角度大于110°、宽度大于0.8mm、长度大于28mm，变形幅度高。
上述顶盖内部对称设置有两个限位柱，可以限制住线圈绕组的旋转，使线圈绕组得到有效保护。
上述线圈骨架上设置有两个与限位柱相适应的凹槽，所述限位柱可在凹槽内转动，对线圈架的旋转起到了限制作用，不会使引线弹簧缠绕在一起。
上述线圈骨架上设置有两个接线柱，接线柱上安装有引线弹簧；线圈绕组的两个出线端均通过接线柱和引线弹簧与引线端子相连，形成信号输出通道。
本发明的优点在于：
(1)本发明设置独特的磁路系统和惯性体系统结构，具有低频、大阻尼、高灵敏度的特点，检波器接收频带宽，输出信号强，适合于高精度地震勘探。
(2)本发明的磁路系统整体直径大于31mm，有利于增大工作间隙磁感应强度，提高灵敏度和阻尼系数。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的结构剖面图；
图2为本发明的幅频响应曲线；
图3为本发明的相频响应曲线。
具体实施方式
参见图1，本发明的较佳实施例的结构包括壳体、磁路系统和惯性体系统，壳体上安装有两个引线端子2，磁路系统和惯性体系统安装于壳体内部。
磁路系统包括磁钢7、上磁靴6和下磁靴8；上磁靴6和下磁靴8分别安装于磁钢7的上下两端。磁路系统与壳体之间设有空隙，该空隙有均匀而且稳定的环形磁场。
惯性体系统包括线圈绕组9、与上磁靴相连的上弹簧片4和与下磁靴相连的下弹簧片10；线圈绕组9通过上弹簧片4和下弹簧片10绕在磁路系统外部；线圈绕组9的两个出线端分别与壳体上的两个引线端子2相连。本发明的地震检波器设置独特的磁路系统和惯性体系统结构，具有低频、大阻尼、高灵敏度的特点，检波器接收频带宽，输出信号强，适合于高精度地震勘探。
本实施例提供的检波器还包括线圈骨架3；线圈骨架3安装于上弹簧片4和下弹簧片10之间，线圈绕组9绕在线圈骨架3上，可以方便地进行线圈绕组的安装和更换。
优选的，本发明的壳体为设置有顶盖1和底盖11的中空圆筒，表面积大，受力均匀，安装使用方便。壳体的直径大于42mm，长度大于42mm。
优选的，本发明的磁钢7为圆柱形，方便加工，产生磁场均匀。磁钢的直径大于31mm，长度大于8mm，有利于增大工作间隙磁感应强度，提高灵敏度和阻尼系数。
优选的，本发明的上弹簧片4和下弹簧片10均满足角度大于110°、宽度大于0.8mm、长度大于28mm，变形幅度高(以上3个尺寸均指的是弹簧片每条筋的尺寸)。
优选的，本发明的顶盖1内部对称设置有两个限位柱15，可以限制住线圈绕组9的旋转，使线圈绕组得到有效保护。线圈骨架3上还设置有两个与限位柱15相适应的凹槽，限位柱可在凹槽内转动。
优选的，线圈骨架3上设置有两个接线柱12，接线柱12上安装有引线弹簧13；线圈绕组9包括信号传输线圈和阻尼线圈，信号传输线圈的两个出线端均通过接线柱12和引线弹簧13与引线端子2相连，形成信号输出通道。阻尼线圈在惯性体系统内部短路。
线圈绕组9可沿轴线方向运动，切割环形磁场磁力线产生电动势，线圈绕组9上的电动势通过引线端子2输出。
本发明地震检波器频率为3Hz，阻尼系数为4～25，灵敏度为150～300；说明本发明具有低频、大阻尼、高灵敏度的特点，检波器接收频带宽，输出信号强，适合于高精度地震勘探。
参见图2，本发明地震检波器在接收小于80Hz震动信号的幅频响应曲线接近线性，可采集较大范围的低频信号。
参见图3，本发明地震检波器相频响应曲线相位角＜100°。

Claims (10)

1.一种低频、大阻尼、高灵敏度地震检波器，包括壳体、磁路系统和惯性体系统，所述壳体上安装有两个引线端子，所述磁路系统和惯性体系统安装于壳体内部；其特征在于：
所述磁路系统包括磁钢、上磁靴和下磁靴；所述上磁靴和下磁靴分别安装于磁钢的上下两端；
所述惯性体系统包括线圈绕组、与上磁靴相连的上弹簧片和与下磁靴相连的下弹簧片；所述线圈绕组通过上弹簧片和下弹簧片绕在磁路系统外部；
所述线圈绕组包括信号传输线圈和阻尼线圈，信号传输线圈的两个出线端分别与壳体上的两个引线端子相连，阻尼线圈在惯性体系统内部短路；
所述地震检波器的频率为3Hz，地震检波器的阻尼系数为4～25，地震检波器的灵敏度为150～300。
2.根据权利要求1所述的低频、大阻尼、高灵敏度地震检波器，其特征在于：所述检波器还包括线圈骨架；所述线圈骨架安装于上弹簧片和下弹簧片之间，线圈绕组绕在线圈骨架上。
3.根据权利要求1或2所述的低频、大阻尼、高灵敏度地震检波器，其特征在于：所述壳体为设置有顶盖和底盖的中空圆筒。
4.根据权利要求3所述的低频、大阻尼、高灵敏度地震检波器，其特征在于：所述壳体的直径大于42mm，壳体的长度大于42mm。
5.根据权利要求4所述的低频、大阻尼、高灵敏度地震检波器，其特征在于：所述磁钢为圆柱形。
6.根据权利要求5所述的低频、大阻尼、高灵敏度地震检波器，其特征在于：所述磁钢的直径大于31mm，磁钢的长度大于8mm。
7.根据权利要求6所述的低频、大阻尼、高灵敏度地震检波器，其特征在于：所述上弹簧片和下弹簧片的每条筋满足角度大于110°、宽度大于0.8mm、长度大于28mm。
8.根据权利要求7所述的低频、大阻尼、高灵敏度地震检波器，其特征在于：所述顶盖内部对称设置有两个限位柱。
9.根据权利要求8所述的低频、大阻尼、高灵敏度地震检波器，其特征在于：所述线圈骨架上设置有两个与限位柱相适应的凹槽，所述限位柱可在凹槽内转动。
10.根据权利要求9所述的低频、大阻尼、高灵敏度地震检波器，其特征在于：所述线圈骨架上设置有两个接线柱，接线柱上安装有引线弹簧；线圈绕组的两个出线端均通过接线柱和引线弹簧与引线端子相连。
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