CN107037477A - 一种电磁式可控震源 - Google Patents

Abstract

公开了一种电磁式可控震源，其包括：底座；线圈，所述线圈固定在所述底座上；磁体；磁钢，所述磁钢与所述磁体固定；以及弹簧，所述弹簧将所述磁体和/或磁钢与所述底座连接，使得所述磁体以及所述磁钢能相对所述线圈往复运动。在地震勘探中，该震源可以替代炸药震源，其结构更加简单，通过设置弹簧将所述磁体和/或磁钢直接与所述底座连接，实现所述磁体以及所述磁钢能相对所述线圈往复运动的同时，可以减少应用弹簧的数量，磁体和磁钢运动更加稳定，从而优化电磁式可控震源振动时产生振动波的自然频率。

Description

一种电磁式可控震源

技术领域

本发明涉及地理勘探领域，更具体地，涉及一种电磁式可控震源。

背景技术

震源是现有地理勘测邻域中地震信号的源头，其种类繁多，包括炸药震源、重锤震源、夯击震源、液压式可控震源以及电磁式可控震源等。

电磁式可控震源是在陆地和海洋的地震勘探工作中都应用的一种非炸药震源，其能够对待检测机构激发小能量的可控振动信号，利用脉冲压缩等方法达到类似炸药震源的大功率地震波激发效果。由于电磁式可控震源波形参数可控、安全环保，在地震勘探中已经得到广泛应用。

电磁式可控震源的结构主要为线圈与磁铁，现有的电磁式可控震源中，往往采用磁铁不动而线圈相对磁铁作相对运动，从而将线圈中的电信号转化为机械振动信号并以振动波的形式传入待测机构中，以上电磁式可控震源在实现线圈运动的方式上使得结构复杂。

期望对电磁式可控震源的结构作进一步优化。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种电磁式可控震源，实现地震勘探中使用非破坏性震源替代炸药震源的目的。

根据本发明提供的一种电磁式可控震源，其包括：底座；线圈，所述线圈固定在所述底座上；磁体；磁钢，所述磁钢与所述磁体固定；以及弹簧，所述弹簧将所述磁体和/或磁钢与所述底座连接，使得所述磁体以及所述磁钢能相对所述线圈往复运动。

优选地，所述电磁式可控震源还包括：线圈支架，用于将所述线圈与所述底座固定。

优选地，所述线圈支架为空心柱状，所述线圈支架与所述底座固定，所述线圈绕设在所述线圈支架的外周面上。

优选地，所述底座和/或所述线圈支架上设有连通所述线圈支架内部与外部的至少一个通孔。

优选地，所述通孔为多个，并且均匀分布在所述底座和/或所述线圈支架上。

优选地，所述电磁式可控震源还包括：至少一组导向结构，所述至少一组导向结构中的每组包括支杆以及直线轴承，所述直线轴承固定在所述底座上，所述支杆一端与所述磁体和/或磁钢固定，另一端穿入所述直线轴承，使得所述磁体以及所述磁钢能沿所述支杆滑动。

优选地，所述导向结构为一组，并且与所述线圈支架同轴设置。

优选地，所述磁钢为一端开口另一端封闭的空心柱状，所述磁体为柱状，并且穿过所述磁钢的开口端与所述磁钢的封闭端固定。

优选地，所述磁体的外径小于所述磁钢的内径，使得所述磁体的外周面与所述磁钢的内周面之间具有间隙，所述间隙位置与所述线圈对应，并且可容纳所述线圈。

优选地，所述弹簧的数量为一个，所述弹簧与所述支杆同轴设置，其中所述支杆位于所述弹簧内。

优选地，所述弹簧的数量为多个，并且均匀分布于所述磁钢的开口端，所述弹簧的一端与所述磁钢连接，另一端与所述底座连接。

根据本发明的电磁式可控震源，线圈固定，磁体相对于线圈作往复运动，将线圈中的电信号转化为机械振动信号以振动波的形式传出，实现地震勘探中使用非破坏性震源替代炸药震源的目的的同时也使震源结构更加简单，通过设置弹簧与配重块相配合使得电磁式可控震源整体的稳定性更强。

通过设置弹簧将所述磁体和/或磁钢直接与所述底座连接，实现所述磁体以及所述磁钢能相对所述线圈往复运动的同时，可以减少应用弹簧的数量，同时优化电磁式可控震源的自然频率。

在优选的实施例中，所述底座和/或所述线圈支架上设有连通所述线圈支架内部与外部的至少一个通孔，从而方便线圈支架内部与外界的空气流通，能对线圈支架内进行降温，起到对线圈局部发热问题的缓解。

在优选的实施例中，还包括导向结构，导向结构为一组，并且与所述线圈支架同轴设置，此时弹簧数量与所述导向结构的组数对应，仅需要一个弹簧即可实现磁体以及磁钢能相对线圈往复运动，节省弹簧的数量；另外弹簧对应与导向结构的支杆同轴设置，其中所述支杆位于所述弹簧内，则弹簧的位置也对应于线圈支架的中心轴上，若线圈、磁体以及磁钢同轴设置，且弹簧位于其中心轴上，可以使得整体震源的结构更加平稳，同时能优化电磁式可控震源的自然频率。

在优选的实施例中，磁体的外周面与所述磁钢的内周面之间具有间隙，所述间隙位置与所述线圈对应，并且可容纳所述线圈，该间隙即磁隙，使得磁体与磁钢之间形成恒定的磁场，磁体、磁钢以及线圈之间共同构成磁路结构。弹簧的数量为多个，并且均匀分布于所述磁钢的开口端，将所述磁钢与所述底座连接，可以使得整体震源的结构更加平稳，同时能优化电磁式可控震源的自然频率。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出根据本发明第一实施例的电磁式可控震源的立体图。

图2示出根据本发明第一实施例的电磁式可控震源的立体分解图。

图3示出根据本发明第一实施例的电磁式可控震源的截面图。

图4示出根据本发明第二实施例的电磁式可控震源的立体图。

图5示出根据本发明第二实施例的电磁式可控震源的立体分解图。

图6示出根据本发明第二实施例的电磁式可控震源的截面图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。在下文中描述了本发明的许多特定的细节，但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。

应当理解，在描述部件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将部件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。

图1、图2示出根据本发明第一实施例的电磁式可控震源的立体图以及立体分解图，图3示出该电磁式可控震源的截面图。电磁式可控震源包括：底座101、线圈102、磁体103、磁钢104以及弹簧105。线圈102固定在底座101上，磁钢104与磁体103固定。弹簧105将磁体103和/或磁钢104与底座连接101，使得磁体103以及磁钢104能相对线圈102往复运动。根据本发明的电磁式可控震源，线圈102固定，磁体103以及磁钢104相对于线圈102作往复运动，从而将线圈102中的电信号转化为机械振动信号以振动波的形式传出，实现地震勘探中使用非破坏性震源替代炸药震源的目的，同时也使震源结构更加简单。

线圈106通常为漆包线，并且呈圆柱螺旋线绕制，内部可通入电信号。电磁式可控震源还可以包括线圈支架106，用于将线圈102与底座101固定。在本实施例中，所述线圈支架106为空心柱状，线圈支架106与底座101固定，其中线圈支架106的轴线与底座101的安装面垂直，线圈102绕设在线圈支架106的外周面上。

磁体103可以是各种合金永磁材料或各种铁氧体永磁材料制成。磁钢104导磁性较强，由于磁体103的存在，使得磁钢104也具有磁性。在本实施例中，磁钢104为一端开口另一端封闭的空心柱状。磁体103为柱状，并且穿过磁钢104的开口端与磁钢104的封闭端固定。优选地，磁体103的外径小于磁钢104的内径，使得磁体103的外周面与磁钢104的内周面之间具有间隙，并且该间隙的位置与线圈102对应，间隙内可容纳线圈102。间隙即磁隙，其使得磁体103与磁钢104之间形成恒定的磁场，磁体103、磁钢104以及线圈102之间共同构成磁路结构。由于线圈102中具有电信号，通过螺旋状结构产生电磁，又由于线圈102位置固定，使磁体103和磁钢104相对线圈102进行周期性的往复运动，从而产生正弦输出力，通过控制流过线圈102中电流和驱动信号的频率即可控制电磁式可控震源的输出力。

电磁式可控震源还可以包括至少一组导向结构，其中每组导向结构包括支杆107以及直线轴承108。直线轴承108可以是法兰式直线轴承，通过螺栓将法兰与底座固定，从而将直线轴承108安装在底座101上，支杆107一端与磁体103和/或磁钢104固定，另一端穿入直线轴承108，支杆107穿入直线轴承108的一端与底座101之间留有一定空间，使得磁体103以及磁钢104能沿支杆107滑动。

本实施例中，导向结构为一组，并且位于线圈支架106的中心轴上。线圈102、磁体103、磁钢104、支杆107以及直线轴承108同轴设置，弹簧105的数量与导向结构的组数相同，也为一个，弹簧105与支杆107同轴设置，弹簧105内径尺寸大于支杆107外径以及直线轴承108的管径，使得支杆107位于弹簧105内部，可以使得整体震源的结构更加平稳，同时能优化电磁式可控震源的自然频率。可以理解的是，导向结构的组数也可以是其他数目，弹簧105也可以不对应支杆107同轴设置。另外，本实施例中，支杆107与磁体103之间可以设置法兰110用于二者的连接，其中法兰110可以通过螺栓与磁体103固定，弹簧105的一端于法兰110接触，另一端与固定在底座101上的直线轴承108的法兰接触，从而将磁体103与底座101连接。然而，磁体103和/或磁钢104通过弹簧105与底座101的连接方式可以不限于该形式。

进一步地，底座101和/或线圈支架106上设有连通线圈支架106内部与外部的至少一个通孔。本实施例中，线圈支架106靠近底座101的部位设置通孔109，并且通孔109为多个，多个通孔109以线圈支架106的中轴线为中心，向四周均匀辐射分布在所述线圈支架109上。线圈102通入电流时，使线圈102产生电磁的同时会产生一部分热量，影响电磁式可控震源工作的稳定性，通过设置连通线圈支架106内部与外部的通孔109，可以方便线圈支架106内部与外界的空气流通，能对线圈支架106内进行降温，起到对线圈102局部发热问题的缓解。在本实施例的基础上，可以在该通孔109处连接气体输送装置，加强气体的流通，从而达到更好的降温效果。

根据本实施例的电磁式可控震源，通过设置弹簧105将磁体103与底座101连接，磁钢104又与磁体103固定，该电磁式可控震源实现磁体103和磁钢104能相对线圈102往复运动的同时，可以减少应用弹簧105的数量，本实施例中，仅适用一个弹簧，从而节省电磁式可控震源的制作成本。同时，弹簧105与导向结构均设置在线圈支架106的中心轴上，线圈102、磁体103、磁钢104、导向结构、弹簧105同轴设置，可以使得整体震源的结构更加平稳，进而优化电磁式可控震源振动时输出振动波的自然频率。通过设置连通线圈支架106内部与外部的通孔109，可以方便线圈支架106内部与外界的空气流通，能对线圈支架106内进行降温，起到对线圈102局部发热问题的缓解。

图4、图5示出根据本发明第二实施例的电磁式可控震源的立体图以及立体分解图，图6示出该电磁式可控震源的截面图。电磁式可控震源包括：底座201、线圈支架206、线圈202、磁体203、磁钢204以及弹簧205。线圈支架206为空心柱状，线圈202绕设在线圈支架206的外周面上，通过线圈支架206在底座201上。磁钢204与磁体203固定。弹簧205将磁体203和/或磁钢204与底座连接201，使得磁体203以及磁钢204能相对线圈202往复运动。根据本发明的电磁式可控震源，线圈202固定，磁体203以及磁钢204相对于线圈202作往复运动，从而将线圈202中的电信号转化为机械振动信号以振动波的形式传出，实现地震勘探中使用非破坏性震源替代炸药震源的目的，同时也使震源结构更加简单。

磁钢204为一端开口另一端封闭的空心柱状。磁体203为柱状，并且穿过磁钢204的开口端与磁钢204的封闭端固定。优选地，磁体203的外径小于磁钢204的内径，使得磁体203的外周面与磁钢204的内周面之间具有间隙，并且该间隙的位置与线圈202对应，间隙内可容纳线圈202。间隙即磁隙，其使得磁体203与磁钢204之间形成恒定的磁场，磁体203、磁钢204以及线圈202之间共同构成磁路结构。由于线圈202中具有电信号，通过螺旋状结构产生电磁，又由于线圈202位置固定，使磁体203和磁钢204相对线圈202进行周期性的往复运动，从而产生正弦输出力，通过控制流过线圈202中电流和驱动信号的频率即可控制电磁式可控震源的输出力。

与第一实施例不同的是，本实施例的弹簧205的数量为多个，多个弹簧205共同将磁钢204与底座201连接。其中，上述多个弹簧205均匀分布于磁钢204的开口端，每个弹簧205的一端与磁钢204连接，另一端与底座201连接。本实施例的底座201、线圈支架206、线圈202、磁体203以及磁钢204同轴设置，弹簧205为三个，分布在以磁钢204中心轴为中心的圆上，三个弹簧205到该中心的彼此的夹角为120度。多个弹簧205规格相同，可以使得整体震源的结构更加平稳，进而优化电磁式可控震源振动时输出振动波的自然频率。

电磁式可控震源还包括至少一组导向结构，至少一组导向结构中的每组包括支杆207以及直线轴承208，本实施例中导向结构的设置大致与第一实施例的设置方式相同，直线轴承208固定在底座201上，支杆207一端通过法兰210与磁体203固定，另一端穿入直线轴承208，支杆207穿入直线轴承208的一端与底座201之间留有一定空间，使得磁体203以及磁钢204能沿支杆207滑动。

根据本发明的电磁式可控震源，底座201和/或线圈支架206上设有连通线圈支架206内部与外部的至少一个通孔。与第一实施例不同的是，本实施例中，底座209上设置通孔209，并且通孔209为多个。底座201包括面向线圈202的第一表面和背向该线圈202的第二表面，多个通孔中的每个包括位于底座201第一表面的第一开口和位于底座201第二表面的第二开口，其中第一开口可以设在线圈支架206内，多个通孔209均匀分布在以线圈202的中轴线为中心的同一圆周上。线圈202通入电流时，使线圈202产生电磁的同时会产生一部分热量，影响电磁式可控震源工作的稳定性，通过设置连通线圈支架206内部与外部的通孔209，可以方便线圈支架206内部与外界的空气流通，能对线圈支架206内进行降温，起到对线圈202局部发热问题的缓解。在本实施例的基础上，可以在该通孔209的第二开口处连接气体输送装置，加强气体的流通，从而达到更好的降温效果。另外，在其他实施例中，也可以在底座201上处于线圈支架206外侧的部分上设置通孔，还可以在线圈支架206上也设置通孔。并且可以理解的是，通孔的数量可以是多个，也可以是单个。

另外，在本实施例中，电磁式可控震源还包括罩设在底座201上的外壳211，外壳211为一面有底的空心柱状，与底座201共同构成容纳电磁式可控震源内部结构的空间。从而为电磁式可控震源的内部结构提供更好的保护作用。

根据本实施例的电磁式可控震源，多个弹簧205共同将磁钢204与底座201连接，磁钢204又与磁体203固定，配合导向结构，实现电磁式可控震源的磁体203和磁钢204能相对线圈202往复运动。多个弹簧205分布在以磁钢204中心轴为中心的圆上，并且相互之间至该中心所成的夹角相同，使得整体震源的结构更加平稳，进而优化电磁式可控震源振动时输出振动波的自然频率。通过设置连通线圈支架206内部与外部的通孔209，可以方便线圈支架206内部与外界的空气流通，能对线圈支架206内进行降温，起到对线圈202局部发热问题的缓解。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (11)

1.一种电磁式可控震源，其特征在于，包括：

底座；

线圈，所述线圈固定在所述底座上；

磁体；

磁钢，所述磁钢与所述磁体固定；以及

弹簧，所述弹簧将所述磁体和/或磁钢与所述底座连接，使得所述磁体以及所述磁钢能相对所述线圈往复运动。

2.根据权利要求1所述的电磁式可控震源，其特征在于，还包括：

线圈支架，用于将所述线圈与所述底座固定。

3.根据权利要求2所述的电磁式可控震源，其特征在于，所述线圈支架为空心柱状，所述线圈支架与所述底座固定，所述线圈绕设在所述线圈支架的外周面上。

4.根据权利要求3所述的电磁式可控震源，其特征在于，所述底座和/或所述线圈支架上设有连通所述线圈支架内部与外部的至少一个通孔。

5.根据权利要求4所述的电磁式可控震源，其特征在于，所述通孔为多个，并且均匀分布在所述底座和/或所述线圈支架上。

6.根据权利要求3所述的电磁式可控震源，其特征在于，还包括：

至少一组导向结构，所述至少一组导向结构中的每组包括支杆以及直线轴承，所述直线轴承固定在所述底座上，所述支杆一端与所述磁体和/或磁钢固定，另一端穿入所述直线轴承，使得所述磁体以及所述磁钢能沿所述支杆滑动。

7.根据权利要求6所述的电磁式可控震源，其特征在于，所述导向结构为一组，并且与所述线圈支架同轴设置。

8.根据权利要求1所述的电磁式可控震源，其特征在于，所述磁钢为一端开口另一端封闭的空心柱状，所述磁体为柱状，并且穿过所述磁钢的开口端与所述磁钢的封闭端固定。

9.根据权利要求8所述的电磁式可控震源，其特征在于，所述磁体的外径小于所述磁钢的内径，使得所述磁体的外周面与所述磁钢的内周面之间具有间隙，所述间隙位置与所述线圈对应，并且可容纳所述线圈。

10.根据权利要求7所述的电磁式可控震源，其特征在于，所述弹簧的数量为一个，所述弹簧与所述支杆同轴设置，其中所述支杆位于所述弹簧内。

11.根据权利要求8所述的电磁式可控震源，其特征在于，所述弹簧的数量为多个，并且均匀分布于所述磁钢的开口端，所述弹簧的一端与所述磁钢连接，另一端与所述底座连接。