一种速度型磁电式高灵敏度地震检波器的制作方法

本发明涉及一种用于地质勘探和工程测量的专用传感器，尤其是一种速度型磁电式高灵敏度地震检波器，属于地震检测仪器技术领域。

背景技术：

地震检波器是一种将地面振动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。地震检波器是地震数据采集系统的重要组成之一。检波器埋置于地面，把地震波引起的地面震动转换成电讯号并通过电缆将电讯号送入地震仪;数字地震仪将接受到电讯号放大、经过模/数转换器转换成二进制数据、组织数据和存贮数据。

随着三维地震勘探精度要求越来越高、接收道数越来越多，采样密度不断增加，预计到2025年，可能会需要载道能力达百万道的地震采集仪器，对于5万道以上的有线采集仪器在进行宽方位、高密度、大道数数据采集中存在电缆管理和维护困难，作业成本高等局限。无缆、单点地震数据采集系统能减轻系统重量，提高操作灵活性，能满足地震作业提高施工效率、降低作业成本要求，是当前地震采集的一个重要发展方向。三维地震勘探精度的提高，对检波器的参数精度，倾角表现，可靠性的要求也成倍增加。野外采集中，为得到更好的采集资料，要求检波器排列时做到水平、正直、耦合良好，这是野外地震队面临的一大难题，也使影响采集作业效率的关键因素，而对于复杂地形，更是难以实现。

技术实现要素：

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种速度型磁电式高灵敏度地震检波器，能够解决对于三维地震勘探精度提高后对于地震检波器的参数精度倾角表现，可靠性的要求，尤其适用于复杂底薪的地震勘探。

本发明的技术方案是这样实现的：一种速度型磁电式高灵敏度地震检波器，包括顶盖组件、底盖、铁外壳、线圈组件、镀银磁靴、永磁体、弹簧片和卡簧，镀银磁靴为两个，分别位于永磁体的上、下两端，永磁体位于线圈组件的中部，铁外壳设于永磁体的外部，永磁体充磁后，通过镀银磁靴及铁外壳形成磁回路，构成磁系；线圈组件分为上、下两弹簧片，上、下两弹簧片通过卡簧卡在线圈组件的上下两端，构成弹簧-质量阻尼振动系统；上弹簧片和下弹簧片产生的向上的合力使线圈系统处于水平，并悬浮于镀银磁靴与铁外壳之间的磁场中。

作为优选方式之一，铁外壳的上、下两端分别设有上顶盖组件和底盖，且在上顶盖组件与铁外壳上端之间、底盖与铁外壳下端之间分别设有橡胶圈。

作为优选方式之一，在上顶盖组件上设有引出感应信号的电极；上顶盖组件的中部卯压有镀金绝缘子，内外瓦行片触针通过镀金绝缘子的内孔，从上顶盖组件的内侧钻出。

作为优选方式之一，线圈组件包括线圈骨架和设置于线圈骨架上的两组线圈，两组线圈的绕向相反；线圈组件的两端分别设有漆包线线头，线头上端焊接在上弹簧片上，上顶盖组件的外瓦形片压在上弹簧片上，感应电流产生后，经漆包线传到弹簧片上，再由弹簧片传到外瓦形片，从上顶盖组件正极触针输出；线圈引线下端焊接在下弹簧片上，经由下镀银磁靴、永磁体、上镀银磁靴，再由上顶盖组件上的内接触片引到电极的另一端负极。

作为优选方式之一，上镀银磁靴和上弹簧片之间设有绝缘垫片。

作为优选方式之一，所述弹簧片的外环中设有三个支撑臂，内环中设有两个减振臂；三个支撑臂均匀分布在以弹簧片中轴线为圆心的同心圆周上，三个支撑臂形状尺寸相同，支撑臂的长度与支撑臂最外端到圆心的半径比为1.49。

作为优选方式之一，所述支撑臂为两端粗中间细的结构，且两端的宽度等于中间的两倍。

作为优选方式之一，镀银磁靴的导磁轭铁的导磁面高度为h1，镀银磁靴的上凸台高度为h3，镀银磁靴的下沿高度为h4，永磁体的高度为h2，线圈组件线槽宽度为h6，镀银磁靴上凸台所在上平面距线圈组件绕线槽上平面的距离为h5；其中，h1：h2=1：1；h1：h6=1.49：1；h3：h4=1：1，h5与镀银磁靴上凸台所在上平面距线圈组件绕线槽下底面的距离的比为1.2:1。

作为优选方式之一，镀银磁靴的导磁轭铁的导磁面高度h1为9.15mm，永磁体的长径比为0.48。

作为优选方式之一，永磁体外围设有补偿环10。

本发明的有益效果：本地震检波器为单点接受，降低施工作业难度，为百万道高密度采集提供保证，同样为无损采集，使后期的多样性处理更加灵活；具体来说，具备如下优点：

1.本地震检波器的磁路结构发明使得该检波器在面对更大倾角时，芯体各项指标仍能正常工作，保证品质的同时为野外地震队降低了铺设排列的难度；

2.本地震检波器的弹性系统具有优良的线性表现，使本地震检波器禁受住高寒、山地、沙漠、滩涂等严酷环境的考验；

3.本地震检波器为传统速度型磁电结构，能很好地与采集记录设备相匹配，为节点地震数据采集设备提供可靠真实的数据；

4.检波器作为地震数据接收的设备，要求能够提供与地震检波器串的相当的输出，进而满足仪器单点接收的要求，本地震检波器的灵敏度高达85.8v/m/s，满足要求。

附图说明

图1是该地震检波器的结构剖视图。

图2是该地震检波器的顶盖组件剖视图。

图3是该地震检波器的磁系组装图。

图4是该地震检波器的线圈组件剖视图。

图5是该地震检波器的弹簧片工程图。

图中标记：1-顶盖组件，2-铁外壳，3-线圈组件，4-镀银磁靴，5-永磁体，6-弹簧片，7-下接触片，8-绝缘垫片，9-卡簧，10-补偿环，11-底盖，12-橡胶圈。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例：

如图1、2、3、4、5所示，一种速度型磁电式高灵敏度地震检波器，包括顶盖组件1、底盖11、铁外壳2、线圈组件3、镀银磁靴4、永磁体5、弹簧片6、下接触片7、绝缘垫片8、卡簧9、补偿环10和橡胶圈12。

其中：镀银磁靴4为两个，分别位于永磁体5的上、下两端，永磁体5位于线圈组件3的中部，铁外壳2设于永磁体5的外部，永磁体5充磁后，通过镀银磁靴4及铁外壳2形成磁回路，为检波器提供能量，构成磁系。

线圈组件3包括线圈骨架和设置于线圈骨架上的两组线圈，两组线圈的绕向相反；本发明技能则强灵敏度，又能抵消上下线圈的感应失真。线圈组件3分为上、下两弹簧片，上、下两弹簧片通过卡簧9卡在线圈组件3的上下两端，再通过焊接的方式固定在线圈组件3上，构成弹簧-质量阻尼振动系统。上弹簧片和下弹簧片产生的向上的合力使线圈系统3处于水平，并悬浮于镀银磁靴4与铁外壳2之间的磁场中。上镀银磁靴和上弹簧片之间设有绝缘垫片8。

电气连接上：线圈组件3两端预留两漆包线线头，线头上端焊接在上弹簧片6上，装配体顶盖组件1的外瓦形片始终压在弹簧片上，感应电流产生后，经漆包线传到弹簧片6上，再由弹簧片6传到下方的下接触片7相接触，传到外瓦形片最后从顶盖组件1正极触针输出。线圈引线下端焊接在下弹簧片上，经由镀银下磁靴4、永磁体5、镀银上磁靴4，再由顶盖组件1上的内接触片引到电极的另一端负极。上磁靴4和上弹簧片6之间发明有绝缘垫片8，起到电气绝缘的作用。当检波器受到外界振动时，线圈系统相对外壳产生相对运动，进而切割磁力线，通过顶盖组件的两个电极输出电压信号。本发明线圈组件的漆包线在接近弹簧片位置绕一圆环，保证漆包线在受到外界强烈振动时不断线，起到缓冲的作用。

铁外壳2的上、下两端分别设有上顶盖组件1和底盖11，且在上顶盖组件1与铁外壳上端之间、底盖11与铁外壳下端之间分别设有橡胶圈12，一方面密封防止氧化，另一方面通过顶盖组1的两个电极引出感应信号，具体来说，在上顶盖组件1上设有引出感应信号的电极；上顶盖组件1的中部卯压有镀金绝缘子，内外瓦行片触针通过镀金绝缘子的内孔，从上顶盖组件1的内侧钻出。

所述弹簧片的外环中设有三个支撑臂，内环中设有两个减振臂；所述支撑臂为两端粗中间细的结构，且两端的宽度等于中间的两倍。三个支撑臂均匀分布在以弹簧片中轴线为圆心的同心圆周上，三个支撑臂形状尺寸相同，支撑臂的长度与支撑臂最外端到圆心的半径比为1.49。这样可使其弹簧的弹性线性度更好，三支撑臂在有效的工作区间，受力完全一致，保证检波器的低失真。检波器正常垂直工作时外三支撑臂支撑线圈参与运动，内两只减振臂保持静止，当野外运输或装卸此检波器时，或检波器在施工时受到很大侧向冲击力时，外三支撑臂受到冲击将其振动传递给内两只减振臂，此时内两减振臂产生形变，有效缓解侧向冲击对外三支撑臂的作用，确保外臂免受损伤，因此提高检波器的使用寿命。

本发明为单点高灵敏度检波器，灵敏度高达85.8v/m/s，因此，本实用永磁体5采用钕剩磁大于13.7kgs，矫顽力大于14koe的铁硼材料，并且尺寸为φ19.1mm×9.1mm，表面镀镍铜镍，钕铁硼材料相较以往技术的铝镍钴材料，具有更高的磁能积，且退磁曲线的方形度较铝镍钴材料好很多，因此能够在镀银磁靴4的与铁外壳2之间的环形区域形成近似均匀的、磁通密度更高的磁场，为本实用的高输出提供能量保证。

镀银磁靴4的导磁轭铁的导磁面高度为h1，镀银磁靴4的上凸台高度为h3，镀银磁靴4的下沿高度为h4，永磁体5的高度为h2，线圈组件3中线槽宽度为h6，镀银磁靴上凸台所在上平面距线圈组件绕线槽上平面的距离为h5。

本发明不但从弹簧片的线性出发降低检波器的多次谐波，同样从磁场的均匀性出发，降低多次谐波，尤其是二次谐波。进而降低检波器总体的失真水平。通过改变轭铁的形状，来改变磁力线的走向和集中程度，集中位置，以便最大程度的降低线圈所处区域磁场的非线性。

本实用发明了更宽的导磁轭铁来减少检波器两端的漏磁，镀银磁靴4的导磁面h1为9.15mm。

永磁体高度h2与磁靴高度h1的比:1：1，永磁体高度h2也为9.15mm。

为提高永磁体性能的利用率，永磁体的长径比应满足0.48。

镀银磁靴4导磁面长度h1与线圈组件3中线槽宽度h6比为1.49：1，线圈组件3中线槽宽度h6为6.14。

磁靴4上凸台h3与磁靴下沿h4的长度比为1。

h5与镀银磁靴上凸台所在上平面距线圈组件绕线槽下底面的距离的比为1.2:1。

本发明的相对磁场宽度较以往发明有了明显的改善。保证本实用能够适应更大的倾角，为野外的施工提供了方便。

钕铁硼温度系数大，为解决这一问题，磁钢外发明了补偿环10，补偿环吸收磁力线的能力与温度成反比，进尔降低磁靴与外壳之间的环形区域内磁通密度变化，在变化的温度环境下保证了检波器电气参数一致性。

在石油勘察中使用时，检波仪磁钢震在地层中产生振动信号，根据发明要求在距离激发点不同的地方布置地震检波器接收振动信号，然后对接收到的振动信号进行处理、解释，根据信号的频率、振幅、速度等信息分析不同深度地层的属性、构造的形态等，从而初步判断是否有具备生油、储油条件，最后提供钻探的井位。

本发明为单点高灵敏度检波器，灵敏度高达85.8v/m/s，因此，本实用永磁体5采用钕剩磁大于13.7kgs，矫顽力大于14koe的铁硼材料，并且尺寸为φ19.1mm×9.1mm，表面镀镍铜镍，钕铁硼材料相较以往技术的铝镍钴材料，具有更高的磁能积，且退磁曲线的方形度较铝镍钴材料好很多，因此能够在磁靴4与外壳2之间的环形区域形成近似均匀的、磁通密度更高的磁场，为本实用的高输出提供能量保证。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。