CN1176386C - 小型动圈式速度型地震检波器 - Google Patents

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Abstract

一种小型动圈式速度型地震检波器，采用了高性能稀土永磁材料制造磁钢，用比重大，非导磁材料制造线架，其检波器芯体直径在Φ18-23mm，其高度在23-28mm，是一种体积小、重量轻、成本低，适合于地震勘探使用的检波器。

Description

小型动圈式速度型地震检波器
本发明涉及地震检波器，具体地是一种小型动圈式速度型地震检波器。它是一种将大地震动的机械能转换成电能的传感器。传感器输出的电压与它感受到的震动速度成正比。在地震勘探中，它以最大的逼真度产生与地震波相对应的电信号。
目前，世界地震勘探正向山地、沼泽、湖泊、海洋浅滩和热带雨林等复杂地带发展。随着千道地震仪器和三维勘探的大量应用，地震检波器的使用数量越来越大，野外运输器材及放布线的工作量也越来越大，迫切需要比目前使用的检波器体积更小，重量更轻、成本更低的产品。
根据我们的研究，认为目前检波器的体积，重量及成本受到磁钢材料的限制。目前检波器的磁钢是用铝镍钴永磁材料制成，这种材料的矫顽力低，磁能积低，成本高。从检波器的工作原理可知，在振动速度一定时，线圈中产生的感应电动势正比于气隙中的磁感应强度和气隙中绕线的总长度。减小磁钢的直径，势必要增加绕线的总长度，而使检波器直流电阻增加，由此而降低了检波器的抗电干扰能力和负载能力，同时对阻尼系数的调整也十分不利。减小磁钢的直径与高度比，由于材料的矫顽力低，检波器的各项参数在长期使用中会不断地下降。要保证检波器输出电压灵敏度和参数的长期稳定性，不得不使用直径较大，直径与高度比较大的磁钢。另据我们的研究认为检波器的抗外界振动干扰能力与惯性体的质量大小有关。目前检波器惯性体是铝合金线架和绕组组成，减小检波器的体积，会使惯性何体的质量减小，从而降低了检波器的抗外界振动的干扰能力。因而，目前速度型地震检波器其直径都在Φ25.4mm以上，其高度在32mm以上。
本发明的目的是提供不降低检波器的各项参数与寿命，同时具有较好的抗电干扰和抗外界振动干扰的适合地震勘探使用的小型动圈式速度型地震检波器，其直径在Φ18-Φ23mm，其高度在23-28mm。
本发明的目的是这样实现的。
1、使用高矫顽力，高磁能积的稀土永磁材料，其典型值矫顽力大于4500奥斯特，剩磁大于7000高斯，温度系数小于0.3％。用这种材料制成直径Φ12mm-Φ16mm，高度为4mm-10mm的磁钢，建立一个长期稳定的高强度的均匀磁场。在不增加线圈直流电阻，不降低检波器抗电干扰能力的前提下，保证检波器输出电压的灵敏度及各项参数的稳定性。
2、为了不减少惯性体的质量，保证检波器的抗外界振动干扰能，使用了含铁磁物质少的铜合金材料制造线架。线架与绕组间的绝缘是采用了静电喷涂绝缘材料的工艺方法解决的。
本发明有以下积极有益的效果。
这种具有较好的抗电干扰、抗外界振动干扰的小型动圈式速度型地震检波器在保持目前检波器的各项指标参数稳定性及使用寿命的同时，其体积仅为原体积的53％，重量为原重量的58％。体积小，重量轻，成本低的小型动圈式速度型地震检波器，降低了设备投资，特别使复杂地区沼泽、山地、热带雨林等地区的勘探费用降低，减少了用工数量，减轻了勘探工人的劳动强度。
现在就本发明一典型实施例结合附图进行说明。
附图为本发明检波器的结构剖视图。
附图编号：
1、绝缘子  2、引线簧  3、顶盖  4、密封圈  5、接线柱
6、线架  7、上弹簧片  8、上磁靴  9、绕组  10、磁钢
11、下磁靴  12、外壳  13、下弹簧片  14、底盖  15、堵头
请参照附图，本发明小型动圈式速度型地震检波器，包括：磁路系统、弹簧—质量悬挂系统和信号引出系统。
磁路系统由顶盖3、上磁靴8、磁钢10、下磁靴11、外壳12、底盖14组成。
外壳12为两端带台阶孔的空心圆筒状。磁路系统的径向和轴向定位是靠底盖14、外壳12、卷边封口保证。上磁靴8、下磁靴11套在磁钢10上，并装在顶盖3和底盖14之间。在上磁靴8、下磁靴11与外壳12的环形空隙中产生较均匀，高的间隙磁通。
弹簧—质量悬挂系统由线架6、绕组8、上弹簧片7、下弹簧片13组成。
参照附图弹簧—质量悬挂系统是悬挂在磁路系统的空隙之间。
信号引出系统由绝缘子1、引线簧2、接线柱5、绕组9组成。绕组9的两个输出端分别焊在两个接线柱5上，引线簧2的一端焊在接线柱5上，另一端焊在绝缘子1的引出柱上。
当检波器接受到地震能量时，由线架和绕组组成的惯性体与磁场发生相对运动，在绕组中产生与相对运动速度成正式的感应电动势，由信号引出系统输出。同时在线架中感应出涡电流。此涡电流在磁场中受到与惯性体运动方向相反的力，即电磁阻尼力，使检波器弹簧—质量悬挂系统做标准的阻尼振动。检波器线架中感应的涡流大小决定了检波器的开路阻尼，而涡流的大小与间隙磁通大小和制造线架的材料及金相状态有关。
本发明所述的磁钢10是用稀土永磁铁钴基材料制成，其直径在Φ12-Φ16mm，其高度在4-10mm。在所述的稀土永磁材料制成的磁钢的外层镀有锌/镍层。
本发明所述的线架6是用含铁磁物质少的铜合金制成，线架与绕阻间的绝缘是静电喷涂绝缘材料解决的。
所述的小型动圈式速度型地震检波器径向尺寸为Φ18-23mm，轴向尺寸为23-28mm。
尽管本发明实现了引线簧式检波器，但是本发明同样适用于接触导电(转芯)式检波器。

Claims (3)

1、一种小型动圈式速度型地震检波器，其特征在于：小型动圈式速度型地震检波器包括：磁路系统、弹簧—质量悬挂系统和信号引出系统。
磁路系统由顶盖(3)、上磁靴(8)、磁钢10、下磁靴(11)、外壳(12)、底盖(14)组成。外壳(12)为两端带台阶孔的空心圆筒状。磁路系统的径向和轴向定位是靠底盖(14)、外壳(12)、卷边封口保证。上磁靴(8)、下磁靴(11)套在磁钢10上，并装在顶盖(3)和底盖(14)之间。在上磁靴(8)、下磁靴(11)与外壳(12)的环形空间隙中，产生较均匀、高的磁场。在不增加线圈直流电阻，不降低检波器抗电干扰的前提下，保证检波器输出电压的灵敏度及各项参数的稳定性。磁钢10为园柱形，使用了高矫顽力、高磁能积的稀土永磁材料制成，建立一个长期稳定的高强度的均匀磁场。
弹簧—质量悬挂系统由线架6、绕组(9)、上弹簧片(7)、下弹簧片(13)组成。弹簧—质量悬挂系统是悬挂在磁路系统的空隙之间(见附图)。为了不减少惯性体的质量和检波器的开路阻尼，保证检波器的抗外界振动干扰能力，线架6采用含铁磁物质少于0.1％的铜合金材料制成。线架与绕组间的绝缘采用静电喷涂绝缘材料。
信号引出系统由绝缘子(1)、引线簧(2)、接线柱(5)、绕组(9)组成。绕组(9)的两个输出端分别焊在两个接线柱(5)上，再焊接引线簧(2)连接于接线柱(5)与绝缘子(1)。
当检波器接收到地震能量时，经线架和绕组组成的惯性体与磁场发生相对运动，在绕组中产生与相对运动速度成正比的感应电动势，由信号引出系统输出。同时在线架中感应出涡电流。此涡电流在磁场中受到与惯性体运动方向相反的力，即电磁阻尼力，使检波器弹簧—质量悬挂系统做标准阻尼振动。检波器线架中感应的涡流大小决定了检波器的开路阻尼，而涡流的大小与间隙磁场强度和制造线架的材料及金相状态有关。
所述磁钢10为圆柱形用稀土永磁材料制成，其典型值矫顽力大于4500奥斯特，剩磁大于7000高斯，其直径为Φ12mm-Φ16mm，高度为4mm-10mm。在所述的稀土永磁材料制成的磁钢10的外层镀有锌/镍层。
所述线架6是用含铁磁物质少于0.1％的铜合金材料制成，线架与绕组间的绝缘是用静电喷涂绝缘材料解决
所述小型动圈式速度型地震检波器其外形尺寸特征在于：检波器的直径Φ18mm-23mm，高度23mm-28mm。
2、如权利要求1所述的小型动圈式速度型地震检波器，其特征在于：所述磁路系统的磁钢10为圆柱形用稀土永磁材料制成，其典型值：矫顽力大于4500奥斯特、剩磁大于7000高斯、温度系数小于0.3‰，其直径为Φ12mm-Φ16mm，高度为4mm-10mm。在所述的稀土永磁材料制成的磁钢10的外层镀有锌或镍层。
3、如权利要求1所述的小型动圈式速度型地震检波器，其特征在于：所述弹簧—质量悬挂系统线架6是用含铁磁物质少于0.1％的铜合金材料制成，线架与绕组间的绝缘是用静电喷涂绝缘材料解决。
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