CN2410641Y - 超磁致伸缩双向推压井中声波发射换能器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种超磁致伸缩双向推压井中声波发射换能器,属于声学换能器领域。它采用超磁致伸缩材料制作超磁棒,插入线圈中,两超磁棒上、下端分别为上、下压块,中间为鼓形振动体,用拉杆串起来,由螺母固定;鼓形振动体由多块弯弧形弹簧板,沿承压板圆周方向均布,两者固接而成;线圈的引出线穿出上压块外。它具有效率高、体积小、带宽宽、余振短、穿透距离远、重复性好的特点,能较好地满足地质和物探工程声波发射的要求。
Description
本实用新型涉及一种超磁致伸缩双向推压井中声波发射换能器，属于声学换能器技术领域，其作用是把电磁能通过磁致伸缩材料转换成机械能(声能)，向介质发射。
现有的发射换能器有几种。最早的发射换能器是应用磁致伸缩材料——镍片叠合制成的，其效率低、成本高。自19世纪60年代至今，压电陶瓷材料制成的圆管型换能器一直是最通用的换能器，它比镍片制成的换能器的效率有了很大的提高，成本也降低了很多。在一般情况下，它都能满足工程使用要求，但是作为地质测量用震源来说，它有下列缺点：功率不能做得过大；在低频段应用时它的体积很大；在谐振点应用时效率虽较高，但带宽较窄，且余振大；在远离谐振点应用时效率又很低。所以人们一直在寻找低频大功率声波震源，试用了爆炸声源(放炮或放手镏弹)、电火花声源以及人工锤击等方式，但这些方法都有一个共同缺点：很难确定起始时间，以致无法确定声波的传播时间，另外每次振动的随机性很大，功率大小变化也很大，从而给检波带来了无法精确测定波形等困难。
本实用新型的目的在于提供一种采用两根用稀土元素的合金化合物——超磁致伸缩材料制成双向推动振子，具有更大能量的超磁致伸缩双向推压井中声波发射换能器，它具有频率低、体积小、带宽宽、余振短、穿透距离更远的特点，并且每次发射的重复性好，能较好地满足地质和物探工程声波发射的要求。
本实用新型的目的是由如下技术方案实现的，它由上压块(1)、下压块(8)、拉杆(2)、线圈(4)、超磁棒(5)、承压板(6)、弹簧板(7)、护套(13)和线圈架(14)组成，两个线圈架(14))上分别绕有线圈(4)，其中间分别插入超磁棒(5)，两超磁棒(5)上下放置，其上、下端分别为上、下压块(1)、(8)，中间为鼓形振动体，两超磁棒(5)与上、下压块(1)、(8)及鼓形振动体相连处均衬有垫片(3)；弹簧板(7)为多块，呈弯弧形，沿承压板(6)圆周等间距排列，其上、下端均分别与上、下承压板(6)相固连，构成鼓形弯曲振动体，把垂直振动变为鼓壁的径向振动，使之声波向水平方向振动发射，成为一个水平基本无方向性的声源；拉杆(2)一端与上压块(1)固连，另一端穿过鼓形振动体和下压块(8)，用螺母(11)、垫圈(9)压紧固定；当线圈(4)中电流变化时，引起超磁棒(5)周围的磁场变化，从而引起超磁棒(5)的伸缩，由于上压块(1)和下压块(8)的质量较大，位移不大，使鼓形振动体的上下承压板(6)位移，带动弹簧板(7)作径向振动。
上、下护套(13)均用螺丝(12)分别固定在上、下压块(1)、(8)上，可避免直接碰击超磁棒(5)，用来保护超磁棒(5)。线圈(4)的引出线分别通过鼓形振动体和上压块(1)，并穿出上压块(1)外。
对超磁棒(5)，通过螺母(11)预加压力约为7Mpa左右。
上压块(1)上方有一凹槽(1’)，用来与发射电源外壳相连接。
弹簧板(7)可为8块；拉杆(9)可为4根。
两根超磁棒(5)均由等长、等直径的超磁致伸缩材料制成，超磁致伸缩材料是一种稀土元素钛(Ti)、镝(Dy)和铁(Fe)的合金化合物。
弹簧板(7)由弹簧钢制成；承压板(6)为45#钢，两者电焊连接，为防锈，焊后整体镀铬。
线圈(4)是用银质耐高温材料绕制在塑料线圈架(14)上。
本实用新型的优点是：由于采用了两根超磁致伸缩材料制作发射换能器的核心部分—震源振子。该材料的转换效率比镍片磁致伸缩材料的伸缩比提高30倍，比PZT压电陶瓷材料提高4倍。用它制成的发射换能器具有效率高、体积小、带宽宽、余振短的特点，采用鼓形结构比采用灯笼结构具有更大的推动力，使发射功率更上一层楼，能更好地满足特殊地质和物探工程声波发射的要求。
结合附图和实施例将本实用新型作进一步说明：
附图为超磁致伸缩双向推压井中声波发射换能器结构示意图
本实施例所述的超磁致伸缩双向推压井中声波发射换能器中，两个塑料线圈架(14))上分别绕有银质线圈(4)，其中间分别插入超磁棒(5)，两超磁棒(5)上下放置，其上、下端分别为上、下压块(1)、(8)，中间为鼓形振动体，两超磁棒(5)与上、下压块(1)、(8)及鼓形振动体相连处均衬有垫片(3)；鼓形振动体由8块弯弧形的弹簧板(7)，沿承压板(6)圆周方向均布，其上、下端均分别与上、下承压板(6)电焊连接，而后电镀铬防锈，构成鼓形幅射面，把垂直振动变为鼓壁的径向振动，使之声波向四周振动发射，成为一个水平基本无方向性的声源；拉杆(2)为4根，其一端均与上压块(1)固连，另一端均穿过鼓形振动体和下压块(8)，均用螺母(11)、垫圈(9)压紧固定。
上、下护套(13)均用螺丝(12)分别固定在上、下压块(1)、(8)上，可避免直接碰击超磁棒(5)；线圈(4)的引出线分别通过鼓形振动体和上压块(1)，并穿出上压块(1)外。
对超磁棒(5)，通过螺母(11)预加压力约为7Mpa左右。
上压块(1)上方有一凹槽(1’)，用来与发射电源外壳相连接。
两根超磁棒(5)均由等长、等直径的超磁致伸缩材料制成；弹簧板(7)由弹簧钢制成；承压板(6)为45#钢。
本实施例所述的声波发射换能器可用于井间的声波发射，同与其配套的复合径向检波器一起可用于井中的地质测量。
使用原理如下：
在线圈(4)通电时引起磁场的变化，使超磁致伸缩材料制成的超磁棒(5)在上下方向伸缩，由于上、下压块(1)、(8)质量大，只能带动鼓形振动体的承压板(6)上下运动，从而带动其弧形弹簧板(7)的弯曲振动，向径向发出振动声波，通过介质(水)向地层在水平方向传播，再由放置在井筒中的径向检波器检测出声波，最后根据声波在不同地质条件下传播速度不同，相位的不同，对地质情况进行判断。
Claims (5)
1.一种超磁致伸缩双向推压井中声波发射换能器，其特征在于由上压块(1)、下压块(8)、拉杆(2)、线圈(4)、超磁棒(5)、承压板(6)、弹簧板(7)、护套(13)和线圈架(14)组成，两个线圈架(14))上分别绕有线圈(4)，其中间分别插入超磁棒(5)，两超磁棒(5)上下放置，其上、下端分别为上、下压块(1)、(8)，中间为鼓形振动体，两超磁棒(5)与上、下压块(1)、(8)及鼓形振动体相连处均衬有垫片(3)；弹簧板(7)为多块，呈弯弧形，沿承压板(6)圆周等间距排列，其上、下端均分别与上、下承压板(6)相固连，构成鼓形弯曲振动体；拉杆(2)一端与上压块(1)固连，另一端穿过鼓形振动体和下压块(8)，用螺母(11)、垫圈(9)压紧固定；上、下护套(13)均用螺丝(12)分别固定在上、下压块(1)、(8)上；线圈(4)的引出线分别通过鼓形振动体和上压块(1)，并穿出上压块(1)外。
2.如权利要求1所述的超磁致伸缩双向推压井中声波发射换能器，其特征在于鼓形振动体由8块呈弯弧形的弹簧板(7)，沿承压板(6)圆周方向均布，其上、下端均分别与上、下承压板(6)电焊连接，构成鼓形幅射面。
3.如权利要求1所述的超磁致伸缩双向推压井中声波发射换能器，其特征在于上压块(1)上方有一凹槽(1’)。
4.如权利要求1所述的超磁致伸缩双向推压井中声波发射换能器，其特征在于两根超磁棒(5)均由等长、等直径的超磁致伸缩材料制成，超磁致伸缩材料是一种稀土元素钛(Ti)、镝(Dy)和铁(Fe)的合金化合物。
5.如权利要求1或2所述的超磁致伸缩双向推压井中声波发射换能器，其特征在于弹簧板(7)由弹簧钢制成。
Priority Applications (1)
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| CN 00205962 CN2410641Y (zh) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | 超磁致伸缩双向推压井中声波发射换能器 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN 00205962 CN2410641Y (zh) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | 超磁致伸缩双向推压井中声波发射换能器 |
Publications (1)
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| CN2410641Y true CN2410641Y (zh) | 2000-12-13 |
Family
ID=33574035
Family Applications (1)
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| CN 00205962 Expired - Lifetime CN2410641Y (zh) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | 超磁致伸缩双向推压井中声波发射换能器 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN2410641Y (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107013618A (zh) * | 2017-05-19 | 2017-08-04 | 南京航空航天大学 | 刚度可调谐的动力吸振装置 |
| CN109488268A (zh) * | 2018-11-12 | 2019-03-19 | 北京航空航天大学 | 一种井下大功率声波激励增强助采换能器 |
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2000
- 2000-02-29 CN CN 00205962 patent/CN2410641Y/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107013618A (zh) * | 2017-05-19 | 2017-08-04 | 南京航空航天大学 | 刚度可调谐的动力吸振装置 |
| CN109488268A (zh) * | 2018-11-12 | 2019-03-19 | 北京航空航天大学 | 一种井下大功率声波激励增强助采换能器 |
| CN109488268B (zh) * | 2018-11-12 | 2020-08-11 | 北京航空航天大学 | 一种井下大功率声波激励增强助采换能器 |
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