CN205404830U - 力平衡式宽频震动检波器 - Google Patents

Abstract

力平衡式宽频震动检波器，包括力平衡式宽频检波器机芯，所述力平衡式宽频检波器机芯与电路板、锂电池连为一体并嵌入锥形管状塑料外壳中，其中力平衡式宽频检波器机芯与电路板之间设有隔套，该锥形管状塑料外壳的顶部设有柱形紧固密封件和锥形紧固密封件，锥形管状塑料外壳由上壳体和下壳体组成，上壳体与下壳体之间通过螺钉固定连接，上壳体的顶部设有防水锁紧螺母，锥形管状塑料外壳侧面引出的信号线穿过防水锁紧螺母连接插头；该力平衡式宽频震动检波器可直接测量加速度或速度、使用方便、性能优异、宽频带、高分辨率、大动态范围、抗冲击性能好、适合运输、适用范围广，值得大力推广。

Description

力平衡式宽频震动检波器

技术领域

本实用新型涉及地质探测技术领域，尤其是一种力平衡式宽频震动检波器。

背景技术

地震勘探技术的发展，导致对地质构造的描述向更深、更小、更薄的方向延伸，随之而来的便是对地震仪器的要求越来越高：信号测量的高分辨率、良好的动态范围、强的抗干扰能力以及更多信道和高采样率。进而达到高分辨率地震勘探领域，特别是在浅层地震勘探和工程地震中，随着新一代地层信号源一可控震源的出现，给常规地震观测系统提出了难题：高频信息的获取、微弱信号的检测和扫描信号的长时间记录等。

地震勘探技术不可避免地将会遇到来自更大深度、更加隐蔽、勘探难度更大的复杂地质目标的挑战，地震勘探将会更多地深入到复杂的山地、沙漠、戈壁、煤矿井下、无人区甚至深海等开展工作。面对众多的、恶劣的勘探条件，对新型地震检波器的设计和制造提出了更高的要求，而这一切也必将成为地震检波品不断更新换代的内在动力。

2014年以来，随着政府创新政策效应的逐渐显现以及国内外大物探市场变化，低噪音，低功耗，失真度小，动态范围大，高精度加速度检波器下游行业进入新一轮景气，周期从而带来加速度检波器市场需求的膨胀，然而常规加速度检波器灵敏度大低，需要50支串联才能相当一支通用动圈式检波器，在野外施工现场，用50支检波器串联使用是不现实的，这就需要行业的技术人员发挥创新，创造出适合野外作业的有源加速度检波器。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种低噪音、低功耗、灵敏度高，用电路来进行力平衡，从而使灵敏度高，动态范围由65DB增到108DB，适合野外作业的力平衡式宽频震动检波器。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：力平衡式宽频震动检波器，包括力平衡式宽频检波器机芯，所述力平衡式宽频检波器机芯由外壳、检波器磁柱、感知线圈和控制线圈组成，所述外壳的中心设有一检波器磁柱，该检波器磁柱安装在上磁靴与下磁靴之间，检波器磁柱的外部设有一线圈骨架，线圈骨架通过顶部压簧片和下部托簧片支撑，该线圈骨架上绕有两段感知线圈和两段控制线圈，感知线圈和控制线圈交错分布，两段感知线圈分为第一感知线圈和第二感知线圈，两段控制线圈分为第一控制线圈和第二控制线圈，第一感知线圈与第二感知线圈同相连接，第一控制线圈与第二控制线圈同相连接，感知线圈的输出端和控制线圈的输入端靠四条引线簧接到四根接线柱上，四根接线柱分别按相对应信号极性接入电路板中；外壳的上部设有一转接固定盘，外壳的上下两端分别设有上盖和底盖，其中上盖的顶部设有检波器输出端子和检波器驱动输入端子；所述力平衡式宽频检波器机芯、电路板和锂电池连为一体并嵌入锥形管状塑料外壳中，其中力平衡式宽频检波器机芯与电路板之间设有隔套，该锥形管状塑料外壳的顶部设有柱形紧固密封件和锥形紧固密封件，锥形管状塑料外壳由上壳体和下壳体组成，上壳体与下壳体之间通过螺钉固定连接，上壳体的顶部设有防水锁紧螺母，锥形管状塑料外壳侧面引出的信号线穿过防水锁紧螺母连接插头。

作为本实用新型的进一步方案：所述电路板中含有信号放大电路、滤波电路、函数反馈电路和差分输入电路，其中信号放大电路、滤波电路组成有源检波电路。

作为本实用新型的进一步方案：所述上盖、底盖与外壳之间均设有密封圈。

作为本实用新型的进一步方案：所述锥形管状塑料外壳的底部设有铝质头锥。

作为本实用新型的进一步方案：所述插头连接采集站插接件。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该力平衡式宽频震动检波器具有以下优点：一、可直接测量加速度或速度，与放大器配接后，可测量位移；二、使用方便：力平衡式宽频检波器内含直流电源，无需外电源供电，无需调零；三、性能优异：由于使用了伺服反馈技术，能够实现超低频(低至0.1Hz)振动测量；四、宽频带、高分辨率、大动态范围、抗冲击性能好、适合运输，可直接与各种数据采集系统配接。无需串，并联，仅需要联接采集站插接件相匹配，便直接与野外常408，428，508，等国内外地球物理物探采集系统仪器联接；五、用电路来进行力平衡，从而使灵敏度高，动态范围由65DB增到108DB，加速度灵敏度系数高达2000mv/m/s2比普通检波器高出50倍，比原铜套式加速度检玻器高出200倍，阻尼比系数超过1；输出电压信号与接受地震加速度信号在工作频率范围内成比例。相对速度灵敏度曲线是接近每个倍频程6db增高；适应单支单道数据采集；输出波形失真较低，有利高分辨率勘探；在工作频带内，相位特性更接近线性关系，降低波形的相为失真。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的整体示意图；

图3为本实用新型的电路原理图；

图4为本实用新型的电气回路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-4，本实用新型实施例中，力平衡式宽频震动检波器，包括力平衡式宽频检波器机芯1，所述力平衡式宽频检波器机芯1由外壳101、检波器磁柱102、感知线圈和控制线圈组成，所述外壳101的中心设有一检波器磁柱102，该检波器磁柱102安装在上磁靴103与下磁靴104之间，检波器磁柱102的外部设有一线圈骨架105，线圈骨架105通过顶部压簧片106和下部托簧片107支撑，该线圈骨架105上绕有两段感知线圈和两段控制线圈，感知线圈和控制线圈交错分布，两段感知线圈分为第一感知线圈108和第二感知线圈109，两段控制线圈分为第一控制线圈110和第二控制线圈111，第一感知线圈108与第二感知线圈109同相连接，第一控制线圈110与第二控制线圈111同相连接，感知线圈的输出端和控制线圈的输入端靠四条引线簧接到四根接线柱上，四根接线柱分别按相对应信号极性接入电路板2中，电路板2中含有信号放大电路、滤波电路、函数反馈电路和差分输入电路，为测试方便，电路板2也可单独形成电路模块，与四支接线柱按信号连接；外壳101的上部设有一转接固定盘112，外壳101的上下两端分别设有上盖113和底盖114，上盖113、底盖114与外壳101之间均设有密封圈115用于密封，其中上盖113的顶部设有检波器输出端子116和检波器驱动输入端子117。

所述力平衡式宽频检波器机芯1、电路板2和锂电池3连为一体并嵌入锥形管状塑料外壳4中，其中力平衡式宽频检波器机芯1与电路板2之间设有隔套8，锥形管状塑料外壳4的底部设有铝质头锥，锥形管状塑料外壳4和铝质头锥可以保护电子元件，插入地表中，以便可靠接地，该锥形管状塑料外壳4的顶部设有柱形紧固密封件5和锥形紧固密封件6，锥形管状塑料外壳4由上壳体401和下壳体402组成，上壳体401与下壳体402之间通过螺钉固定连接，上壳体401的顶部设有防水锁紧螺母9，锥形管状塑料外壳4侧面引出的信号线穿过防水锁紧螺母9连接插头7，插头7接到对应的采集站插接件正、负端，与常用检波器一样，与野外任意采集站联接，全新设计的外壳101借助金属嵌件改善了结构的密封性，可避免内部电路由于漏水被损坏，此外，外壳101的稳定器可防止力平衡式宽频检波器在在野外施工意外旋转，多个撬点有助于在恶劣气候条件下泥泞中提取检波器。

所述电路板2中含有信号放大电路、滤波电路、函数反馈电路和差分输入电路，其中信号放大电路、滤波电路组成有源检波电路，差分输入电路的功能：一、采用防电磁干扰屏蔽线，将地震信号送入地震仪的输入端；二、通过地震信号跟随器，将跟随信号反相输入到驱动线圈中，达到力平衡。本实用新型的突出特点在于检波器中增加自动控制电路，有源型检波器。

电路板中的电路原理：如图3所示，a线圈+接P8；b线圈-接P9；通过滤波组合进入200-500倍差分放大器，可在24-32位a/d中，向高位移动8-10位；在地震勘探中，8000米深层清晰可见；信号放大后分成两路，一路送给A/D，形成数字信息，进行存储或上传到上位机进行数据处理；另一路经函数放大器对b线圈进行反馈驱动，平衡a信号，真实地感知外力振动信号。

力平衡式宽频震动检波器技术指标：

工作频带：0.02-400Hz；

总谐波失真：＜0.001％(＜-100dB)；

动态范围：118dB；

满量程：0.5g；

噪声：2uV(或≤100dB)；

功耗：20mW；

工作温度：-40℃-+70℃；

机芯尺寸：25.4x34mm(直径x高)。

一、力平衡式宽频震动检波器用途：

1)地壳微震测量及微振动监测。

2)一般工程结构如桥梁、码头、大坝、海洋平台等的脉动测量和各种振动试验中的振动测量及监测。

3)诸如水轮发电机组等大型旋转设备的振动测量。

4)隔振平台等的微弱振动测量。

5)诸如悬索桥等高柔结构的超低频大幅值测量。

6)大城市，高层建筑群周围地下塌漏脉动监测，达到城镇安全环保。

7)其他低频超低频振动测量。

与传统动圈式检波器相比，力平衡式宽频检波器具有更低的谐波失真和更低的制造成本。部分主要地震勘探检波器的性能指标对比表：

二、力平衡式宽频震动检波器的特点：

1)可直接测量加速度或速度，与放大器配接后，可测量位移。

2)使用方便：力平衡式宽频检波器内含直流电源，无需外电源供电，无需调零。

3)性能优异：由于使用了伺服反馈技术，能够实现超低频(低至0.1Hz)振动测量。

4)宽频带、高分辨率、大动态范围、抗冲击性能好、适合运输，可直接与各种数据采集系统配接。无需串，并联，仅需要联接采集站插接件相匹配，便直接与野外常408，428，508，等国内外地球物理物探采集系统仪器联接。

三、经过测试和试用，证明力平衡式宽频震动检波器具有如下效果：

1)用电路来进行力平衡，从而使灵敏度高，动态范围由65DB增到108DB，加速度灵敏度系数高达2000mv/m/s2比普通检波器高出50倍，比原铜套式加速度检玻器高出200倍，阻尼比系数超过1：

2)输出电压信号与接受地震加速度信号在工作频率范围内成比例。相对速度灵敏度曲线是接近每个倍频程6db增高；

3)适应单支单道数据采集。

4)输出波形失真较低，有利高分辨率勘探；

5)在工作频带内，相位特性更接近线性关系，降低波形的相为失真。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.力平衡式宽频震动检波器，包括力平衡式宽频检波器机芯(1)，其特征在于，所述力平衡式宽频检波器机芯(1)由外壳(101)、检波器磁柱(102)、感知线圈和控制线圈组成，所述外壳(101)的中心设有一检波器磁柱(102)，该检波器磁柱(102)安装在上磁靴(103)与下磁靴(104)之间，检波器磁柱(102)的外部设有一线圈骨架(105)，线圈骨架(105)通过顶部压簧片(106)和下部托簧片(107)支撑，该线圈骨架(105)上绕有两段感知线圈和两段控制线圈，感知线圈和控制线圈交错分布，两段感知线圈分为第一感知线圈(108)和第二感知线圈(109)，两段控制线圈分为第一控制线圈(110)和第二控制线圈(111)，第一感知线圈(108)与第二感知线圈(109)同相连接，第一控制线圈(110)与第二控制线圈(111)同相连接，感知线圈的输出端和控制线圈的输入端靠四条引线簧接到四根接线柱上，四根接线柱分别按相对应信号极性接入电路板(2)中；所述外壳(101)的上部设有一转接固定盘(112)，外壳(101)的上下两端分别设有上盖(113)和底盖(114)，其中上盖(113)的顶部设有检波器输出端子(116)和检波器驱动输入端子(117)；所述力平衡式宽频检波器机芯(1)、电路板(2)和锂电池(3)连为一体并嵌入锥形管状塑料外壳(4)中，其中力平衡式宽频检波器机芯(1)与电路板(2)之间设有隔套(8)，该锥形管状塑料外壳(4)的顶部设有柱形紧固密封件(5)和锥形紧固密封件(6)，锥形管状塑料外壳(4)由上壳体(401)和下壳体(402)组成，上壳体(401)与下壳体(402)之间通过螺钉固定连接，上壳体(401)的顶部设有防水锁紧螺母(9)，锥形管状塑料外壳(4)侧面引出的信号线穿过防水锁紧螺母(9)连接插头(7)。

2.根据权利要求1所述的力平衡式宽频震动检波器，其特征在于，所述电路板(2)中含有信号放大电路、滤波电路、函数反馈电路和差分输入电路，其中信号放大电路、滤波电路组成有源检波电路。

3.根据权利要求1所述的力平衡式宽频震动检波器，其特征在于，所述上盖(113)、底盖(114)与外壳(101)之间均设有密封圈(115)。

4.根据权利要求1所述的力平衡式宽频震动检波器，其特征在于，所述锥形管状塑料外壳(4)的底部设有铝质头锥。

5.根据权利要求1所述的力平衡式宽频震动检波器，其特征在于，所述插头(7)连接采集站插接件。