一种辐向磁路结构的地震检波器制造技术

本实用新型专利技术是一种辐向磁路结构的地震检波器，属于地震检波装置类。该地震检波器主要由外壳、上下顶盖、上下隔磁支环、衬套、辐向永磁体，磁芯（铁芯）、调节芯子、惯性体、弹簧片构成。在辐向永磁体与铁芯之间形成一较强的均匀磁场，从而可以提高检波器的灵敏度，减小谐波失真；在磁回路中采用调节芯子，更容易保证检波器之间性能的一致性；良好的磁封闭特性使检波器并具有较强的抗电磁干扰能力。它主要用于高分辨率勘探和三维地震勘探中，也可用于其它领域的振动信号检测。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于地震检波装置类测量领域，具体地说就是一种包括速度和加速度(涡流)型的地震检波器，可用于地质勘探、地震测量和工程测量。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。现有最普遍的地震检波器就是一种速度型地震检波器，它是根据法拉第电磁感应定律，如果每匝平均长度为L，匝数为N的线圈在磁场B中以相对速度υ做切割磁力线运动，那么在线圈两端就会感应出感应电动势e，e在数值上等于NBLυ之乘积，其中B是磁场的磁感应强度。当线圈垂直切割磁力线时，电压值(感应电动势值)正比于因地震能量所引起的线圈对于永磁体的相对速度υ。可以假设磁通密度B基本上为一常量，可以设计一个电路来监测地震检波器所产生的电压信号，此信号用以预测反射地震能量的地表下构造位置等信息。由于地震检波器的弹簧片是产生检波器输出信号谐波失真的主要原因，因此有人研制了多种不同形状的弹簧片结构，试图减少额外谐波的产生。虽然用此方法在减少谐波方面有些成就，但所研制的弹簧片设计不能完全解决问题，并且残余失真仍然对输入信号分辨率有明显影响。因为谐波失真是以一个输入频率会产生谐波量特征的一种非线性失真。这种影响在三维地震数据中比二维地震数据中表现更加明显。同时人们发现线圈在非均匀磁场中移动也会明显地对地震检波器回路的非线性有影响，从而也影响到谐波失真。现有速度型地震检波器由于磁路结构设计上的缺陷，存在着磁封闭性较差的缺点，从而使检波器输出信号中抗电磁干扰能力较差。在地震检波器的实际使用过程中多数采用多个检波器串、并联组合使用。由于检波器性能的一致性问题，经常使地震信息资料不能够正确得到反映。因而就需要多个检波器在使用中相互间有较小的偏差，尽量保持性能一致。原有速度型检波器结构是较难以实现此要求的。因此，已有的地震检波器都存在灵敏度低，谐波失真大，抗电磁干扰能力小以及检波器串并、联使用时性能一致性较差等缺陷，不能满足高精度测量需要。本技术的目的就在于提供一种具有高灵敏度，较小失真，较强抗电磁干扰能力，输出性能一致性较好的辐向磁路结构的地震检波器。本技术以如下方式实现。用一套磁体组件，包括外壳、上下顶盖、上下隔磁支环、环形永磁体、磁芯(铁芯)构成一个环形气隙磁场。用一套包括线圈、线圈架、弹簧片的惯性体在永磁体与磁芯之间环形气隙磁场中运动产生感应电压。用一套输出装置将此电压信号输出，就能实现具有辐向磁路结构的地震检波器。本技术有如下优点。由于采用的辐向永磁体是一个具有矫顽力大于320千安/米，剩磁大于0.6特斯拉的环形永磁体，因此在辐向永磁体与磁芯之间的环形气隙空间能形成强而宽的有效均匀磁场，从而使线圈在运动时能产生高分辨率的线性输出信号。比较以前结构的地震检波器，它是一种全新的磁路结构，能明显的提高检波器的灵敏度和降低检波器输出信号中的谐波失真。利用本磁路结构的磁封闭特点，可以减小外界信号对检波器的电磁干扰，能增强检波器本身电磁屏蔽能力，减少输出信号中的电磁干扰信号。如果在磁芯和下顶盖中心孔采用一个带有螺纹结构的调节芯子，通过改变调节芯子尺寸就能改变磁芯的磁通截面积，从而达到调节其输出性能，使检波器在实际使用中性能保持一致。如果控制线圈轴向长度与永磁体轴向长度比值在0.5至1.5之间，则所提供的磁场会更宽更均匀，谐波失真将会更小。 附图说明。图1是最常用的速度型地震检波器的结构示意图。图2是一种辐向磁路结构的速度型地震检波器结构示意图。以下结合附图详述本技术的实施例。参照图1最常用的速度型地震检波器的结构，包含上下两块极靴(轭铁)7和永磁体6在内的一套磁体组件，被安装在圆柱形的外壳3和线圈架5之内，并在磁体组件与外壳3之间气隙8中建立一个磁场。带有绕于其上线圈4的环形线圈架5被弹簧片2悬挂在磁体组件6、7和外壳3之间的环形空间。当地震波使外壳3运动时，线圈就在磁场中运动，线圈开始时有滞后，随后被装于顶盖1下面的弹簧片所带动而通过其原始位置做往复运动，切割磁力线并在线圈两端产生感应电压信号，此电压信号正比于线圈运动速度，因此简称为速度型地震检波器。上述结构地震检波器，如果想要提高检波器灵敏度，就需要增加气隙中磁感应强度和线圈的有效匝数，但由于极靴是两块导磁材料，位于永磁体两端，并被加工成一定形状，以控制相邻气隙中磁场的分布，因而受到一定尺寸的限制，所以产生的磁感应强度将不足以使检波器灵敏度有较大的提高，同样，线圈有效匝数也受到尺寸限制，因此想提高灵敏度将受到一定限制。参照图2一种辐向磁路结构的速度型地震检波器结构包括一套磁体组件、一套惯性体组件和一套信号输出装置。一套磁体组件，包括上隔磁支环14和下隔磁支环21，由永磁体17，衬套18，气隙15，磁芯23，调节芯子24，上盖10，下盖25，外壳16组成一个磁回路。气隙15位于磁芯23和永磁体17之间的环形空间内，在气隙15中形成一个可供线圈19做切割磁力线运动的磁场。一套惯性体结构，包括一个线圈架20，上面绕有线圈19，线圈架20位于永磁体17衬套18和磁芯(铁芯)23之间的环形空间内，并被上弹簧片11和下弹簧片22悬挂在环形空间内，气隙15内是磁路形成的磁场，以便能使线圈19相对于外壳16在环形气隙15中运动。当线圈架20静止时，线圈19位于环形空间中心位置。地震能量促使线圈19在气隙15中发生相对于永磁体17和磁芯23的运动，从而产生一个电压信号，此电压信号正比于线圈19对永磁体17的相对速度。一套信号输出装置，包括接线端子13和钮丝12，上盖10上有定位销9，用以限制线圈架20自由旋转，防止过大的旋转扭断钮丝12，以保证电压信号输出有良好的电气连接，定位销允许线圈架通过原始位置做往复运动，以切割磁力线并在线圈19输出端产生可测量电压信号。上隔磁环14和下隔磁环21使用非导磁材料或热磁补偿合金材料，其作用一是阻止磁路形成磁短路，二是用于固定永磁体17，三是对永磁体17的性能进行温度补偿，一般可选择具有热磁补偿性能的合金材料。永磁体17采用一种具有足够高矫顽力和剩磁的稀土磁性材料，它能给气隙15提供足够高的磁感应强度，以使线圈能产生输出响应。采用任何一种高磁能积材料均可产生一个能让地震检波器工作的均匀磁场。本技术所使用的稀土永磁体其功效非常好。例如，用稀土钕铁硼材料，钕铁硼磁体易氧化且相当脆，所以在装进检波器前应给永磁体表面镀一层锌或镍。以防止在制造及野外使用过程中永磁体被氧化。辐向永磁体17是一个环形磁体，可由2至16个辐向环形永磁体组成一整体辐向环形磁体，也可由2至36块瓦形磁体组成一整体辐向环形磁体。使用辐向环形磁体组成的永磁体17，可以不使用衬套18，以减小检波器整体体积和进一步提高气隙15中的磁感应强度。采用上述工艺制成的辐向永磁体具有在环形气隙15内形成一个强而宽的有效均匀磁场。磁芯23，上盖10，下盖25和外壳16由导磁材料制成，用上盖10下盖25和磁芯23来定位上弹簧片11和下弹簧片22，使弹簧片足以支撑线圈架20和绕在其上的线圈19。在磁芯23中间有一孔，在下盖25中间有一螺纹孔，磁芯23和下盖25也可同为实心结构。调节芯子24由导磁材料制成，它的形状一头是圆柱体，另一头带有螺纹结构，并与磁芯23和下盖25同轴。调节芯子被固定在下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种辐向磁路结构的地震检波器，由隔磁支环、辐向永磁体、气隙、磁芯、上盖、下盖、和外壳构成一个辐向磁回路。由线圈架、线圈、弹簧片构成一套惯性体。由接线端子、钮丝和定位销构成一套信号输出装置，其特征在于：在永磁体与磁芯之间的环形空间形成一个 强而均匀的气隙磁场，辐向永磁体是用稀土材料制成的一环形体，磁芯，上盖、下盖、外壳均由导磁材料制成，磁芯和下盖同为实心结构，隔磁支环采用非导磁材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：程博，赵云麟，
申请(专利权)人：西安石油勘探仪器总厂，
类型：实用新型
国别省市：87[中国|西安]