一种超低频高灵敏度动圈芯体制造技术

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：