一种动圈式检波器及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种动圈式检波器及其制作方法，该动圈式检波器包括：外壳、机芯和弹簧元件；在机芯底部安装自振频率范围与待检信号振动频率范围一致的弹簧元件，形成共振，加强地震波引起振动信号的强度，从而加大机芯采集振动信号的强度，扩大检波器的探测范围；另外，机芯和弹簧元件封装于外壳的内部，且弹簧元件一端连接机芯的底部，另一端连接外壳的底部，增强检波器机芯与外壳的耦合，从而也加大机芯采集振动信号的强度，进一步扩大检波器的探测范围。

【技术实现步骤摘要】
一种动圈式检波器及其制作方法
本专利技术涉及检波器工程应用领域，特别是涉及一种动圈式检波器及其制作方法。
技术介绍
动圈式检波器是用于工程测量的专用传感器，是一种将地面振动信号转变为电信号的传感器，或者说是将机械能转化为电能的能量转换装置。在实际工程应用中通过将检波器埋于地下，将地震波引起的振动信号转换成电信号并通过电缆将电信号送入采集装置，观察振动曲线，来检测外在振动。因此采集地震波引起的振动信号大小直接决定着转换出来的电信号的强弱，从而影响着检波器探测的范围。目前市面上的动圈式检波器机芯都是直接封装于外壳中，导致机芯和外壳耦合不紧密；又因机芯和外壳耦合不紧密，使得地震振动时，外壳振动强度大于机芯振动强度，从而导致机芯采集的振动信号弱，探测范围窄。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种动圈式检波器及其制作方法，在充分了解检波器的工作原理模型后，在检波器机芯底部添加自振频率与待检信号振动频率相等的弹簧元件，不仅实现增强检波器机芯与外壳的耦合，加强地震波引起振动信号的强度，而且还加大机芯采集振动信号的强度，扩大检波器的探测范围。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种动圈式检波器制作方法，所述制作方法包括步骤：获取待检信号的振动频率范围；制备自振频率范围与所述振动频率范围一致的弹簧元件；将所述弹簧元件安装在动圈式检波器的机芯与动圈式检波器的外壳之间。可选的，所述制备自振频率范围与所述振动频率范围一致的弹簧元件，具体包括：确定所述弹簧元件的自振频率与所述弹簧元件的结构参数之间的关系式；根据所述关系式和所述自振频率范围，计算得到所述弹簧元件的结构参数；制备符合所述结构参数的弹簧元件。可选的，所述结构参数包括：弹簧金属材料参数、金属材料的半径、金属材料的长度、弹簧的半径、检波器的质量和弹簧的质量。可选的，所述根据所述关系式和所述自振频率范围，计算得到所述弹簧元件的结构参数，具体包括：根据计算得到所述弹簧元件的结构参数；其中，ω1为自振频率，N为弹簧金属材料参数，r为金属材料的半径，L为金属材料的长度，R为弹簧的半径，M为检波器的质量，m为弹簧的质量。可选的，所述制备符合所述结构参数的弹簧元件，具体包括步骤：第一步：选料；选择与动圈式检波器匹配的材料线径，材料为合金弹簧钢的弹簧材料；第二步：绕簧；采用冷卷工艺，选择一定长度的弹簧材料进行绕簧，制作动圈式检波器相匹配、结构为螺旋压缩的弹簧元件；其中弹簧材料的长度是根据所述关系式确定；第三步：热处理；将冷变形后的弹簧元件在低于再结晶温度下加热；第四步：磨端面；对热处理后的弹簧元件的截面进行端面的打磨；第五步：倒角；使用弹簧倒角刀，去除弹簧元件上面的毛刺；第六步：喷丸；第七步：探伤；通过无损探伤仪检测弹簧元件内部结构，确保弹簧元件内部无受损；第八步：立定；将弹簧元件压缩到工作极限高度或并紧高度数次，用于稳定弹簧元件几何尺寸；第九步：校验；根据所需要的弹簧元件的特性，检测弹簧元件的谐振频率是否在误差允许范围内；若是，则执行步骤第十步，若否，则再次依次执行第二步至第九步；第十步：涂装；对校验完成的弹簧元件进行防腐措施涂装后，则完成与动圈式检波器相匹配的弹簧元件。本专利技术还提供了一种动圈式检波器，所述动圈式检波器包括：机芯、外壳以及所述动圈式检波器制作方法中的弹簧元件；所述弹簧元件与所述机芯封装于所述外壳的内部，所述弹簧元件一端连接所述机芯的底部，所述弹簧元件另一端连接所述外壳的底部。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供的一种动圈式检波器及其制作方法，该动圈式检波器包括：外壳、机芯和弹簧元件；在机芯底部安装自振频率范围与待检信号振动频率范围一致的弹簧元件，形成共振，加强地震波引起振动信号的强度，从而加大机芯采集振动信号的强度，扩大检波器的探测范围；另外，机芯和弹簧元件封装于外壳的内部，且弹簧元件一端连接机芯的底部，另一端连接外壳的底部，增强了检波器机芯与外壳的耦合，从而也加大了机芯采集振动信号的强度，进一步扩大了检波器的探测范围。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例动圈式检波器制作方法流程图；图2为本专利技术实施例弹簧元件轴向受力图；图3为本专利技术实施例动圈式检波器结构示意图；图4为本专利技术实施例无弹簧元件动圈式检波器振动特性曲线仿真图；图5为本专利技术实施例有弹簧元件动圈式检波器振动特性曲线仿真图；图6为本专利技术实施例无弹簧元件的动圈式检波器振动曲线实测图；图7为本专利技术实施例有弹簧元件的动圈式检波器振动曲线实测图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术实施例动圈式检波器制作方法流程图，如图1所示，该制作方法包括：步骤101：获取待检信号的振动频率范围；步骤102：制备自振频率范围与振动频率范围一致的弹簧元件；步骤103：将弹簧元件安装在动圈式检波器的机芯与动圈式检波器的外壳之间。其中，步骤102具体包括：第一步：确定弹簧元件的自振频率范围与弹簧元件的结构参数之间的关系式，具体为：对弹簧元件施加一个激励，弹簧元件就会在激励下来回振动，通过对弹簧元件的单独某一环作受力分析，通过动能、势能等的转化，得出弹簧元件的自振频率与弹簧元件的结构参数之间的关系式。图2为本专利技术实施例弹簧元件轴向受力图，如图2所示，F为弹簧元件振动过程中受到的轴向力，R为弹簧元件的半径，r为金属材料的半径，则弹簧元件的每个横截面受到的截面力矩为FR，处在扭转中的金属丝会产生抗扭转力矩，达到平衡时有：式(1)中，N为金属丝的材料参数，为单位长度金属丝的扭转角，若金属丝的长度为l，则它的扭转角φ为：又因R远大于r，忽略弹簧弹簧元件曲率的影响，故弹簧元件的形变势能U为：设动圈式检波器的质量为M，当弹簧元件振动时，动圈式检波器离开平衡位置的位移为x，则此位移正好等于弹簧元件因扭转而产生的轴向位移，利用卡氏定理得：设检波器M在x处的动能为E1，则由于弹簧也在做简谐振动，因此弹簧自身也有动能。弹簧上任一点A的位移xA与物体的位移x的关系为：式中，s为固定端到A点的金属丝长度，故A点的速率为：取A点处长为ds的金属丝单元，它的动能为根据能量守恒定律，弹簧振动的系统能量守恒方程为：U+E1+E2＝常数(11)，即：公式(9)两边对t微分，得到谐振方程：所以弹簧元件的自振频率与弹簧元件的结构参数之间的关系式为：式(13)中，ω1为自振频率，N为弹簧金属材料参数，r为金属材料的半径，L为金属材料的长度，R为弹簧的半径，M为检波器的质量，m为弹簧的质量。第二步：根据关系式和自振频率范围，计算得到弹簧元件的结构参数，具体包括：根据公式(1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动圈式检波器制作方法，其特征在于，所述制作方法包括步骤：获取待检信号的振动频率范围；制备自振频率范围与所述振动频率范围一致的弹簧元件；将所述弹簧元件安装在动圈式检波器的机芯与动圈式检波器的外壳之间。

【技术特征摘要】
1.一种动圈式检波器制作方法，其特征在于，所述制作方法包括步骤：获取待检信号的振动频率范围；制备自振频率范围与所述振动频率范围一致的弹簧元件；将所述弹簧元件安装在动圈式检波器的机芯与动圈式检波器的外壳之间。2.根据权利要求1所述的动圈式检波器制作方法，其特征在于，所述制备自振频率范围与所述振动频率范围一致的弹簧元件，具体包括：确定所述弹簧元件的自振频率与所述弹簧元件的结构参数之间的关系式；根据所述关系式和所述自振频率范围，计算得到所述弹簧元件的结构参数；制备符合所述结构参数的弹簧元件。3.根据权利要求2所述的动圈式检波器制作方法，其特征在于，所述结构参数包括：弹簧金属材料参数、金属材料的半径、金属材料的长度、弹簧的半径、检波器的质量和弹簧的质量。4.根据权利要求3所述的动圈式检波器制作方法，其特征在于，所述根据所述关系式和所述自振频率范围，计算得到所述弹簧元件的结构参数，具体包括：根据计算得到所述弹簧元件的结构参数；其中，ω1为自振频率，N为弹簧金属材料参数，r为金属材料的半径，L为金属材料的长度，R为弹簧的半径，M为检波器的质量，m为弹簧的质量。5.根据权利要求2所述的动圈式检波器制作方法，其特征在于，所述制备符合所述结构参数的弹簧元件...

【专利技术属性】
技术研发人员：周求湛，王春晖，葛超，郝凯，
申请(专利权)人：吉林省日月智感互联科技有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林,22