一种组合结构动圈检波器机芯制造技术

本发明专利技术公开了一种组合结构动圈检波器机芯，属于电磁检测传感器技术领域，该机芯包括壳体、上盖和下盖，上盖和下盖之间安装有组合磁路，组合磁路由偶数个轭铁和奇数个磁钢交替布置而成，奇数个磁钢按照对磁方式布置，组合线圈架的上下两端分别通过上弹簧片和下弹簧片弹性连接在组合磁路的两端，组合线圈架由多个线包骨架和线包组成。本发明专利技术通过磁路和线圈的组合效应，达到了对机芯性能参数地调控，从而实现了对用户多种需求的满足，由于实现了超高灵敏度的目标，一举改变了传统组合提高灵敏度模式，极大地降低了检波器的制造成本，并且充分满足节点仪对机芯的要求，使节点仪替代传统地震物探采集系统的能力得到充分保证。

【技术实现步骤摘要】
一种组合结构动圈检波器机芯
本专利技术属于电磁检测传感器
，尤其涉及一种组合结构动圈检波器机芯。
技术介绍
传统的地震物探采集系统主要由检波器、采集站和地震仪三个部分组成其中，检波器把地震反射仪号转变成模拟电信号后，传输给采集站，采集站将模拟电信转变数字电信号，再传给地震仪，地震仪把这些数字电信号存贮下来，从而完成了地震仪号的采集工作。随着油气勘探对成本控制要求的进一步提高，传统的地震物探采集系统施工作业复杂、人工成本高、效率低受地形限制等短板愈显突出，于是，国际上出现了最新的地震物探采集系统—节点仪。节点仪是把传统的地震采集系统中的检波器、采集站和地震仪功能集成在一起，形成一种微型的独立地震物探采集系统，这种系统具有施工作业简单、人工成本低、效率高、不受地形限制等诸多优点，受到了行业人员的喜爱，由于在传统的地震物探采集系统中，检波器、采集站和地震仪是分立状态，检波器可以是12只串组合，也可以是单只，而节点仪中的检波器只允许是单只，因而对检波器机芯的对外形尺寸有一定限制，下面是节点仪目前所使用的检波器及主要关注项目与传统地震物探采集系统所对应的项目对比表（见表一），节点仪与传统系统所用检波器主要项目对比表一：从表一的对比中可以清楚地看到，节点仪所采用的检波器在灵敏度和内阻两项上明显不如传统系统中所用的检波器参数，而动圈检波器的工作原理类似于发电机原理，其传输带载和抗干扰能力，取决于其产生的功率大小，根据公式N=V2/R—①式可知，式中的V相当于检波器的灵敏度，R相当于检波器的内阻，因此，灵敏度V越高，产生的功率N越大，内阻R越小，产生的功率N越大。很显然，当前节点仪所采用的检波器很不理想，那么当前推出的各种单只检波器机芯情况如何，我们列举两种具有代表性的单只检波器机芯与节点仪希望的检波器机芯作一对比（见表二）。节点仪希望的检波器机芯与两种典型机芯对比表二从表二中可以明确地看到，这两种典型的机芯都有不能满足节点仪对机芯所要求的项目，由此看来，目前的单只检波器机芯都无法满足节点仪对机芯要求的所有项目。下面剖析一下为什么上述机芯不能满足节点仪要求的原因：先对smartsolo进行一个剖析，solo属于小体积、较低灵敏度类型。根据总阻尼系数公式：h=h1+h2=G2/4πfM(R1+R2)+δbHG/p*w—②在公式②中，h1是电磁阻尼系数，h2为涡流阻尼系数，当检波器机芯小时，必然惯性体质量M变轻，如果灵敏度呈现较高状态的话，使得电磁阻尼h1会急剧增大，同时由于采用了全铝线圈架结构，如图1所示，当线架上下运动时，全铝线圈架的绕线壁厚δ及挡线筋b2与导磁宽度b发生充分的切割磁力线关系，使铝材料切割磁力线的面积为s=2δb+4δ1b2达到了最大化。造成涡流阻尼h2急剧增大，这两部分阻尼的急剧增大,最终使得总阻尼系数h超出了检波器专用检测仪器的量程。这已成为小体积全铝线圈架机芯的一个先天缺陷，也是smartsolo这种小体积类型检波器机芯灵敏度只能做到80v/m/s的根本原因所在。而河北永城【专利Go1v1/18(2006.01)l】却实现了全铝线圈架，高灵敏度的结果，具体方案的做法是把绕线窗口的轴向尺寸减小，减小的面积补到径向，以保证绕线的圈数不变。从而保证绕线的圈数对灵敏度的影响不变。同时适当增大了一些径向面积，并将线径变粗，以保证其电阻值不超过节点仪的要求，这时惯性体质量M得到了较大的增加。从公式②中可以得知，当惯性体M增加时，电磁阻尼系数h得到了减小，起到了降低电磁阻尼的效果，基本平衡了因灵敏度提高引起的电磁阻尼增加量。而且绕线窗口的轴向尺寸减小时，又使得导磁宽度也可以减小，又起到了降低涡流阻尼h2的效果。从而使得总阻尼系数h可不超出检波器专用检测仪器的量程，满足了节点仪对阻尼系数的要求。但这样做的代价是机芯的体积变大了许多，径向尺寸增大，又会使得磁路长度l2变长。根据磁动势方程H2=H1l1/2l2—③式中H2为空气隙中的磁场强度，H1为磁钢的磁场强度，l1为磁钢的高度，l2为空气隙的长度，从公式③中可以看出，当l2增大时，H2降低，而H2的强弱决定了磁电转换效能，也就决定了灵敏度的强弱，因此H2强则灵敏度强，H2弱则灵敏度弱，故l2变长时，使得灵敏度急剧降低，为了保证灵敏度不降低，又拼命把磁钢性能提高，几乎使用了当前最高的磁钢性能，以此弥补所降低的灵敏度，使得磁钢的成本成10倍增加，且体积还不能满足节点仪的要求。通过对上述两种典型的动圈单只机芯剖析过程，可以清楚地看到了当前单只机芯存在着各自不同的短板，直接限制了节点仪代替传统地震物探采集系统的可能性，技术人员也尝试了采用复合线圈架机芯技术来改变上述存在是问题，具体技术的思路是通过非金属材料与铝材料的复合来制作线圈架，从而减少了铝材料的比重，使得涡流阻尼得到了极大的降低，使总阻尼系数可不超过检测仪器的量程。这样做的代价是：由于复合材料叠加到了铝材料绕线壁厚δ上，占据了绕线径向空间，使绕线窗口的面积减小了，也就造成绕线圈数减少，而绕线圈数的减少，直接导致灵敏度降低，形成了顾此失彼。如果增大绕线窗口的面积，又使得磁路长度l2增大，而l2增大时，磁场强度H2必然急剧降低，导致灵敏度降低，最终走到了河北永城的结果，随着进一步对比数据发现，机芯要求的体积大小、灵敏度高低、内阻高低、阻尼系数高低及抗跌落能力，都与导磁宽度b，以及对应的绕线窗口宽度b1有着密切的关系。这是因为，当轭铁的导磁宽度b＜绕线宽b1时，在检波器环形空气隙内磁力线易呈非均匀性，中间部分的磁通密度较大，靠近两端部分较小，最不均匀的是在环形空气隙上下两端区域，磁力线分布不均匀随着它的磁感应强度增大而加剧，同时，由于结构影响，空气隙上下外端的漏磁力线分布也不一致，这种不均匀分布，使得线圈上下位移切割磁力线时，在线圈中所产生的电流或端电压之间存在着非线性关系，即要求线圈在其最大位移时，扫过的磁通量Φ必须强度均匀，否则所产生的电压就不与线圈的运动速度成正比。按其切割的磁通量的瞬时密度而变化，引起谐波失真增大。但这种窄导磁结构却利于降低涡流阻尼和提高灵敏度；当导磁宽度b=绕线宽度b1时，机芯经过跌落冲击后，弹簧片产生了一定量的下塌，这时线圈在其最大位移时，线圈两端扫过的磁道量也呈非线性状态，使得谐波失真增大，但这种结构易于兼顾涡流阻尼和灵敏度，当导磁宽度b＞绕线宽度b1时，在机芯的环形空气隙内磁力线易形成均匀性，即使机芯经过跌落冲击后，线圈仍然会处在均强磁场的覆盖之中，使得机芯能保持良好的不失真电压，但这种结构易引起涡流阻尼增大。导磁宽度增大又会使得环形空气隙中磁场强度降低，造成灵敏度降低，这些相互影响和矛盾，最终也未能有个好的结果。由此可以看出，如何使得体积、灵敏度和阻尼系数合理匹配问题；如何使得导磁宽度与绕线窗口的宽度和高度合理匹配问题；如何兼顾全铝线圈架与复合线圈架优点问题，已成了动圈机芯能否最终满足节点仪要求的关键问题，也是节点仪能否真正替代传统采集系统的关键所在。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种组合结构动圈检波器机芯，通过磁路和线圈的组合效应，达到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种组合结构动圈检波器机芯，其特征在于，包括壳体（1）、以及安装在壳体（1）两端的上盖（2）和下盖（3），其中：/n所述上盖（2）和下盖（3）之间安装有组合磁路（4），所述组合磁路（4）由偶数个轭铁和奇数个磁钢交替布置而成，所述奇数个磁钢按照对磁方式布置；/n所述壳体（1）的内径与组合磁路（4）外径之间的空气间隙中安装有组合线圈架（5），所述组合线圈架（5）的上下两端分别通过上弹簧片（6）和下弹簧片（7）弹性连接在组合磁路（4）的两端，所述组合线圈架（5）由多个线包骨架和线包组成，所述线包的位置和数量与轭铁的位置和数量对应；/n所述外壳（1）通过滚边封口分别与上盖（2）和下盖（3）固定连接，上盖（2）、下盖（3）与壳体（1）之间均设置有密封圈（8）；/n所述组合线圈架（5）导电金属游丝（10）连接外部的导电柱（9）。/n

【技术特征摘要】
1.一种组合结构动圈检波器机芯，其特征在于，包括壳体（1）、以及安装在壳体（1）两端的上盖（2）和下盖（3），其中：
所述上盖（2）和下盖（3）之间安装有组合磁路（4），所述组合磁路（4）由偶数个轭铁和奇数个磁钢交替布置而成，所述奇数个磁钢按照对磁方式布置；
所述壳体（1）的内径与组合磁路（4）外径之间的空气间隙中安装有组合线圈架（5），所述组合线圈架（5）的上下两端分别通过上弹簧片（6）和下弹簧片（7）弹性连接在组合磁路（4）的两端，所述组合线圈架（5）由多个线包骨架和线包组成，所述线包的位置和数量与轭铁的位置和数量对应；
所述外壳（1）通过滚边封口分别与上盖（2）和下盖（3）固定连接，上盖（2）、下盖（3）与壳体（1）之间均设置有密封圈（8）；
所述组合线圈架（5）导电金属游丝（10）连接外部的导电柱（9）。


2.根据权利要求1所述的组合结构动圈检波器机芯，其特征在于，所述组合磁路（4）包括第一轭铁（401）、第一磁钢（402）、第二轭铁（403）、第二磁钢（404）、第三轭铁（405）、第三磁钢（406）和第四轭铁（407），其中：
所述第一轭铁（401）、第一磁钢（402）、第二轭铁（403）、第二磁钢（404）、第三轭铁（405）、第三磁钢（406）和第四轭铁（407）依次设置在上盖（2）底座和下盖（3）底座之间；
磁钢按照两种对磁方式布置，其中：
方式一：所述第一磁钢（402）的N极向上布置、第一磁钢（402）的S极向下布置，所述第二磁钢（404）的S极向上布置、第二磁钢（404）的N极向下布置，所述第三磁钢（406）的N极向上布置、第三磁钢（406）的S极向下布置；
方式二：所述第一磁钢（402）的S极向上布置、第一磁钢（402）的N极向下布置，所述第二磁钢（404）的N极向上布置、第二磁钢（404）的S极向下布置，所述第三磁钢（406）的S极向上布置、第三磁钢（406）的N极向下布置。


3.根据权利要求2所述的组合结构动圈检波器机芯，其特征在于，所述组合线圈架（5）包括第一线包骨架（501）、第二线包骨架（502）、第三线包骨架（503）、第一线包（504）、第二线包（505）、第三线包（506）和第四线包（507），其中：
所述第一线包骨架（501）和第三...

【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：发明
国别省市：陕西;61