CN2901341Y - 高分辨率物探地震检波器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高分辨率物探地震检波器，在圆柱形永磁性壳体内安装有柱形磁芯体，在永磁性壳体与柱形磁芯体之间的环形空间构成的磁路工作气隙中，设有由缠绕在线圈架上的线圈组和悬挂、支撑线圈架的弹簧片构成的谐振系统，上、下两组弹簧片的外侧端分别连接线圈架的上、下两端，其内侧端分别匹配固定在上、下磁靴外端面圆环形突起与顶盖的下沿和底盖的上沿之间，从线圈组线圈引出输出信号，所述的磁靴为上端大、下端小的两段圆柱体，上、下两个磁靴反对称安装，其小端向里，两者之间的圆柱体磁钢直径与磁靴小端直径相等，在上、下磁靴的小端和圆柱体磁钢的周围设有补偿环。本实用新型采用上述结构使磁场分布更均匀，信号失真降低，大大提高检波器测量精度。

Description

高分辨率物探地震检波器

一、技术领域：本实用新型涉及一种地球物理勘探检测传感装置，特别是涉及一种动圈式速度型的物探地震检波器，适用于陆地、沙漠、山地、沼泽等不同地表条件的地质勘探和工程测量。

二、背景技术：地震检波器是一种用来将地震能量转换成与地震波速度相对应的电压传感器，广泛的应用于石油、煤炭、地矿行业等的地质勘探、检测。其结构原理主要是在检波器芯体中设有一对抗横向干扰能力比较强的弹簧片和线圈组成的谐振系统，该谐振系统置于检波器圆柱形永磁性外壳及其中心内置的磁钢、磁轭等组成的磁路工作气隙中，在地面发生振动时，固定于地面的检波器外壳随之运动，检波器中的线圈也在磁回路工作气隙中做上下往复振动，根据法拉第电磁感应原理，线圈在磁场中以相对速度做切割磁力线运动，那么在线圈绕组两端就会产生相应的低失真的感应电动势，由绝缘子引出端输出，同时在铝制线圈架感应出涡流，此涡流在磁场中产生一个与运动方向相反的阻尼力，也就是电磁阻尼，使谐振系统作阻尼运动。为了增大检波器的阻尼，有时在检波器输出端连接有阻尼电阻。检波器的感应电动势与地震波的速度成正比。

一般来讲，地震检波器性能的好坏主要取决于磁钢的性能及线圈运动是否始终处于均匀磁场中，而目前常用的速度型地震检波器由于受磁钢性能的限制和磁路结构设计上的缺陷，封闭性较差，检波器中的线圈绕组并不是完全在均匀磁场内运动，导致检波器抗电磁干扰能力较差，输出信号失真严重，精度低，灵敏度受到一定限制，从而使检波器输出信号显示的地震信息资料不能够正确得到反映。在地震检波器的实际使用过程中有时采用多个检波器串、并联组合使用，这就需要多个检波器相互间有较小的偏差，尽量保持性能一致，而检波器的一致性匹配问题并不是那么容易解决的，组合使用还增加更多的使用成本。

目前的检波器普遍存在的缺陷是：动态范围较小，只有50～60分贝；失真度大，小于等于0.2％；精度低，只有±5％；抗横向干扰能力差，大于200赫兹；分辨率低：在1公里左右，不能满足物探精细勘探高分辨率的要求。

中国发明专利ZL 95195123.8(公开号为CN 1122857C)提出一种高分辨率地震检波器，磁体采用稀土族元素，能够产生足够强的磁场，使极靴可以做得比线圈框架上的线圈更长，从而提供一个可以让线圈在其中运动的均匀磁场，以减小检波器产生的谐波失真量；中国实用新型ZL 200420053510.7(公开号为CN2722268Y)提出一种高精度地震检波器，轭铁两端的轭铁边与线圈绕线窗口对应，上、下轭铁两端的轭铁边宽度大于线圈绕线窗口的宽度，使线圈绕线窗口内的漆包线在限定的范围运动始终处于均匀磁场中，结构紧凑、合理，装配容易，工艺性好，信号超低失真、高精度；中国发明专利ZL 99115794.X(公开号为CN1277363A)提出一种辐向磁路结构的地震检波器，在上、下顶盖之间分别设隔离支环、衬套，在辐向永磁体与铁芯之间形成较强的均匀磁场，从而提高检波器的灵敏度，减少谐波失真，缺点是结构稍微复杂了一些。

三、实用新型内容：

本实用新型所要解决的技术问题：克服现有技术的不足，提供一种动态范围大、失真度小、抗横向干扰能力强的高分辨率物探地震检波器。

本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案：

一种高分辨率物探地震检波器，在圆柱形永磁性壳体的顶盖和底盖之间安装有上磁靴、磁钢、下磁靴组成的柱形磁芯体，在所述的永磁性壳体与柱形磁芯体之间的环形空间构成的磁路工作气隙中，设有由缠绕在线圈架上的线圈组和悬挂、支撑线圈架的弹簧片构成的谐振系统，上、下两组弹簧片的外侧端分别连接线圈架的上、下两端，其内侧端分别匹配固定在上、下磁靴外端面设置的圆环形突起台阶沿与顶盖的下沿和底盖的上沿之间，从线圈组线圈引出输出信号，所述的磁靴为上端大、下端小的两段圆柱体，上、下两个磁靴反对称安装，其小端向里，两者之间的圆柱体磁钢直径与磁靴小端直径相等，在上、下磁靴的小端和圆柱体磁钢的周围设有补偿环。

所述的磁靴其大端圆柱体段的长度大于小端圆柱体段的长度，所述的补偿环外径尺寸不大于磁靴大端圆柱体段直径尺寸。

所述的线圈架为三段式分体粘接，组成线圈架的连接环为铜材料，上、下连接环上设置的绕线槽的宽度小于线圈架中间实体连接环的长度。

本实用新型积极有益效果：

1、本实用新型检波器通过改变线圈架结构和材料，缩短了线圈架绕线槽的尺寸，加大了线圈架的重量，并对自由度大的零件加设了卡簧，使悬挂的谐振系统更稳，使检测波输出信号失真度变低，达到小于0.03％；增强了横向抗干扰能力，使得抗横向干扰能力达到大于380赫兹的水平。

2、本实用新型通过改变磁靴结构尺寸，并增加了补偿环，提高了磁钢的性能，达到高磁能级换能效果，采用上述结构使磁场分布更均匀、更合理，信号失真降低，大大提高检波器测量精度，使检测精度提高到±2.5％；动态范围由原来的50～60分贝提高到80分贝。

3、本实用新型地震检波器，加大了阻尼，由原来的一般为0.5～0.7％提高到0.7～0.9％，拓宽了频率范围，频率范围在8～300HZ，使高频信号丰富，低频信号不丢，分辨率达到50米，满足物探采集作业精细勘探高分辨率的要求，对深层地震波和浅层地震波都能有效接受，提高了采集质量和效果。

四、附图说明：

图1：高分辨率物探地震检波器剖视结构示意图

五、具体实施方式：

实施例：参见图1，本实用新型高分辨率物探地震检波器，含有圆柱形永磁性壳体1，在圆柱形永磁性壳体1的两端分别设有顶盖2和底盖3，在顶盖2和底盖3之间依次安装有上磁靴4、磁钢5、下磁靴6，上磁靴4、磁钢5、下磁靴6共同组成柱形磁芯体，这样在永磁性壳体1与前述磁芯体之间的环形空间内形成一个磁路工作气隙7，在该磁路工作气隙7中设有弹性自由体谐振系统，该谐振系统由缠绕在线圈架9上的线圈10和悬挂、支撑线圈架9的弹簧片8构成，上、下两组弹簧片8的外侧端分别连接线圈架9的上、下两端，其内侧端分别匹配固定在上磁靴4外端面设置的圆环形突起台阶沿与顶盖2的下沿和下磁靴6外端面设置的圆环形突起台阶沿和底盖3的上沿之间，从线圈组两端引出的输出信号线经过接线柱13和引线簧12由绝缘子15引出检波器顶盖2，本实用新型检波器的上、下磁靴形状一样，含有上端大、下端小的两个圆柱体段，大端圆柱体段的外端面设有圆环形突起台阶沿，磁靴大端圆柱体段的长度大于小端圆柱体段的长度，上磁靴4与下磁靴6反对称安装，其小端向里，两者之间的圆柱体磁钢5直径基本与磁靴小端直径相等，在上、下磁靴的小端和圆柱体磁钢5的周围设有补偿环11，补偿环11的外径尺寸不大于磁靴大端圆柱体直径尺寸。图中14为绝缘垫片。

本实用新型物探地震检波器的线圈架为三段式分体粘接，组成线圈架的连接环为铜材料，上、下连接环上设置的绕线槽的宽度小于线圈架中间实体连接环的长度，上、下连接环上装配线圈组。本实用新型物探地震检波器，对自由度大的零件增加了卡簧。

Claims (3)

1、一种高分辨率物探地震检波器，在圆柱形永磁性壳体的顶盖和底盖之间安装有上磁靴、磁钢、下磁靴组成的柱形磁芯体，在所述的永磁性壳体与柱形磁芯体之间的环形空间构成的磁路工作气隙中，设有由缠绕在线圈架上的线圈组和悬挂、支撑线圈架的弹簧片构成的谐振系统，上、下两组弹簧片的外侧端分别连接线圈架的上、下两端，其内侧端分别匹配固定在上、下磁靴外端面设置的圆环形突起台阶沿与顶盖的下沿和底盖的上沿之间，从线圈组线圈引出输出信号，其特征是：所述的磁靴为上端大、下端小的两段圆柱体，上、下两个磁靴反对称安装，其小端向里，两者之间的圆柱体磁钢直径与磁靴小端直径相等，在上、下磁靴的小端和圆柱体磁钢的周围设有补偿环。

2、根据权利要求1所述的物探地震检波器，其特征在于：所述的磁靴其大端圆柱体段的长度大于小端圆柱体段的长度，所述的补偿环外径尺寸不大于磁靴大端圆柱体段直径尺寸。

3、根据权利要求1或2所述的物探地震检波器，其特征在于：所述的线圈架为三段式分体粘接，组成线圈架的连接环为铜材料，上、下连接环上设置的绕线槽的宽度小于线圈架中间实体连接环的长度。