一种超低频高灵敏度动圈芯体制造技术

技术编号:28236740 阅读:28 留言:0更新日期:2021-04-28 17:45
本实用新型专利技术公开了一种超低频高灵敏度动圈芯体,属于无源类速度传感器技术领域,该超低频高灵敏度动圈芯体包括磁钢、磁靴、端盖、弹簧和线圈架等,其中,弹簧片采用新型结构,改变了弹性臂的长度和夹角,显著提升了超低频的响应效果,线圈架采用非金属线架,从根本上解决了标称灵敏度与实际采集灵敏度之间的误区,使得实际有效灵敏度有了极大的提高,本实用新型专利技术采用多组线架和多组磁路,一方面使芯体的带载和抗干扰能力显著提高,另一方面使灵敏度有了显著提高、且降低了检波器的重量和体积。且降低了检波器的重量和体积。且降低了检波器的重量和体积。

【技术实现步骤摘要】
一种超低频高灵敏度动圈芯体


[0001]本技术属于无源类速度传感器
,尤其涉及一种超低频高灵敏度动圈芯体,可广泛应用于深部地震勘探、工程脉动测量及其它振动分析领域。

技术介绍

[0002]目前,矿产资源领域勘探所使用的动圈检波器最低的自然频率fn为4.5Hz,而上述所涉及的自然频率fn为2Hz,远低于通常的自然频率fn,因此称之为超低频检波器。对于这类超低频高灵敏度检波器而言,其关键技术取决于三个方面:一是自然频率fn的获取方法;二是灵敏度与阻尼,在关键采集频段1~10Hz 时的匹配好与坏;三是灵敏度的获取方法。
[0003]现有的超低频检波器的自然频率fn制做起来具有一定技术难度,根据公式:可知,要获得确定的fn值,要么确定惯性体质量m值,调整弹簧系数k;要么确定弹簧系数k值,调整惯性体质量m值;要么分别调整惯性体质量 m和弹簧系数k值。实际情况是:分别调整m、k的方法太过麻烦,几乎没有技术人员愿意采用。通常采用的是:固定惯性体质量m值,调整弹簧系数k值,以目前比较成熟领先的山东威海双丰传感器厂产品PS【H】

2为例,其产品通常至少会使用12个以上的弹性元件,如图1所示,来调整k值,其中,弹簧片 4个,如图2所示,外圈4个,如图3所示、内圈4个,如图4所示,其结果是:制做过程麻烦、制做成本高、稳定性不高。
[0004]由于超低频检波器接收的信号,是来自地脉动,属于天然震源,这些来自地层深部的震动信号能量非常微弱。因此,希望接收的检波器灵敏度越高越好。当前所有的动圈检波器所用线圈架都是用金属材料制作的,通常这种金属材料线圈架切割磁力线后,所产生的涡流阻尼约在:25%~35%之间,称之为开路阻尼系数,根据总阻尼公式可知,总阻尼系数由开路阻尼系数和电磁阻尼系数相加而成。其中,R
C
为检波器线圈电阻,R
B
为检波器并联电阻,也就是采集仪器的输入电阻,现仍以威海双丰传感器厂推出的超高灵敏度PS【H】

2为例,研究超高灵敏度检波器接入野外采集仪器后带来的阻尼系数变化,检波器接入野外采集仪器等效电路图,如图5所示,PS【H】

2的标称 G
o
=260v/m/s,f
n
=2Hz,m=60g,R
C
=6400Ω,R
B
=40000Ω,将上述数据代入根据总阻尼公式B
t
=B
o
+B
d
中,其中表明B
d
数值已达到了临界阻尼值,根据总阻尼公式B
t
=B
o
+B
d
可知,此时,B
t
=25%~35%+100%=(1.25~1.35),检波器呈现严重的过阻尼状态,产品幅频特性曲线上的关注频段数据如下表所示。
[0005][0006]从幅频特性曲线上可以明显地看出:因为过阻尼原因,使得频率都到达10Hz 时,其灵敏度才达到标称的72%,使得最关注频段的灵敏度受到了很大的压制,且检波器设计者仍然不知内情,但测量地脉动又必须要高灵敏度做保障,如何解决上述矛盾,是这个行业高端技术能否突破瓶颈的关键所在。
[0007]如何提高动圈芯体的灵敏度,还以威海双丰PS【H】

2为例,根据公式和公式其中,w为线圈绕组匝数,为磁流梯度,α为有效灵敏度,R
C
为线圈电阻,R
B
为检波器并联电阻,G0为开路灵敏度,通过提高开路灵敏度,有效灵敏度α也会提高,因此,提高灵敏度有三个途径,一是增加W(线圈绕组匝数);二是增加磁流梯度(磁钢的性能);三是同时增加 W和磁流梯度,从上述产品的结果来看:PS【H】

2设计者担心提高磁流梯度时,会引起涡流阻尼和电磁阻尼随之增加,造成高阻尼状态,只好选择了增加绕组 W来提高灵敏度。但这样选择的结果是:检波器的内阻急剧增加,使得检波器传输带载能力急剧降低,抗干扰能力急剧降低,制造成本增加,是一个无奈的选择,这也是当前国内外超低频检波器的状况。

技术实现思路

[0008]针对上述技术问题,本技术提供了一种超低频高灵敏度动圈芯体,其弹簧片采用新型结构,增加了弹性臂的长度和夹角,显著提升了超低频的响应效果,线圈架采用非金属线架,从根本上解决了标称灵敏度与实际采集灵敏度之间的误区,使得实际有效灵敏度有了极大的提高,本技术采用多组线架和多组磁路,一方面使芯体的带载和抗干扰能力显著提高,另一方面使灵敏度有了显著提高、且降低了检波器的重量和体积。
[0009]本技术通过以下技术手段解决上述问题:
[0010]一种超低频高灵敏度动圈芯体包括磁钢、磁靴、端盖、弹簧片、线圈架和线圈,其中:所述磁钢的两端安装有所述磁靴;所述磁靴用于将轴向磁场改变为径向磁场;所述端盖用于纵向固定多组磁钢和磁靴、且用于安装弹簧片;所述弹簧片由外圈、内圈和弹性臂组成,所述外圈与内圈同心布置,外圈与内圈之间由多个弹性臂连接,所述弹性臂的起点与终
点的夹角范围为150
°
至250
°
;所述线圈架的两端通过弹簧片安装在芯体上;所述线圈设置在线圈架上、线圈的引线由端盖引出。
[0011]优选的,所述多个弹性臂均布设置。
[0012]优选的,所述弹性臂的数量为三个至六个。
[0013]优选的,所述弹性臂包括第一弹性臂、第二弹性臂和第三弹性臂,其中:第一弹性臂、第二弹性臂和第三弹性臂均布设置,第一弹性臂的起点与第二弹性臂的起点夹角为120
°
,第二弹性臂的起点与第三弹性臂的起点夹角为120
°

[0014]优选的,所述弹性臂的起点与终点的夹角为180
°

[0015]优选的,所述线圈架采用非金属线架。
[0016]优选的,所述线圈架的上下两端设置有台阶孔,所述台阶孔用于安装弹簧片。
[0017]优选的,所述线圈架的外侧设置有环形槽,所述环形槽用于安装配重体。
[0018]本技术的一种超低频高灵敏度动圈芯体具有以下有益效果:
[0019]1.该超低频高灵敏度动圈芯体采用新型弹簧片结构,增加了弹性臂的长度和夹角,因为弹簧片结构创新,使得制造成本得以较大的降低,同时使得生产工效得以明显的提高,产品的质量易于控制和保证。
[0020]2.该超低频高灵敏度动圈芯体采用非金属线架,从根本上解决了标称灵敏度与实际采集灵敏度之间的误区,使得实际有效灵敏度有了极大的提高。
[0021]3.该超低频高灵敏度动圈芯体采用多组线架和多组磁路,使得芯体的参数更为合理,从而使得芯体的带载和抗干扰能力急剧提高,灵敏度得以提高且体积还可小型化。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本技术的技术方案,下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附本文档来自技高网
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超低频高灵敏度动圈芯体,其特征在于,包括磁钢(1)、磁靴(2)、端盖(3)、弹簧片(4)、线圈架(5)和线圈(6),其中:所述磁钢(1)的两端安装有所述磁靴(2);所述磁靴(2)用于将轴向磁场改变为径向磁场;所述端盖(3)用于纵向固定多组磁钢(1)和磁靴(2)、且用于安装弹簧片(4);所述弹簧片(4)由外圈(401)、内圈(402)和弹性臂(403)组成,所述外圈(401)与内圈(402)同心布置,外圈(401)与内圈(402)之间由多个弹性臂(403)连接,所述弹性臂(403)的起点与终点的夹角(α)范围为150
°
至250
°
;所述线圈架(5)的两端通过弹簧片(4)安装在芯体上;所述线圈(6)设置在线圈架(5)上、线圈(6)的引线由端盖(3)引出。2.根据权利要求1所述的超低频高灵敏度动圈芯体,其特征在于,所述多个弹性臂(403)均布设置。3.根据权利要求1所述的超低频高灵敏度动圈芯体,其特征在于,所述弹性臂(403)的数量为三个至六个。4.根据权利要求1所述的超低频高灵敏度动圈芯体,...

【专利技术属性】
技术研发人员:王跻儒
申请(专利权)人:西安振兴泽博智能震感科技有限公司
类型:新型
国别省市:

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