单分量地震检波器制造技术

本发明专利技术涉及一种单分量地震检波器，是由圆筒形外壳的下端通过螺纹固定在底座之上，外壳的上端通过螺纹盖有上端盖，上端盖的中间设有信号线孔，外壳内设有固定在底座之上的弹簧，弹簧上端装有磁体，信号线穿过信号线孔与外壳内的巨磁阻传感器连接构成。本发明专利技术的单分量地震检波器最低频率能达到6Hz。与现有的地震检波器相比：在低频区间惯性质量体的增加不明显，具有极好的一致性和稳定性，具有极长的使用寿命。有效的抑制自噪声，具有很好的环境温度适应能力。具有体积小，不易损坏，制造成本低，制造工艺简单，成品率高，输出信号强，功耗低，使用方便，易于功能升级等优点。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及一种地球物理勘探工具，尤其是地震勘探用的单分量地震检波器。
技术介绍
：地震勘探法目前仍然是在陆地和海洋勘探石油和天然气的主要手段，同时也是其他矿产资源的重要勘探方法，并广泛应用于研究地球内部结构、工程勘探和检测、地质灾害预测等等方面。地震勘探中用来直接拾取地震振动,并将振动转换为符合仪器记录系统需要的能量形式的仪器，称为地震检波器。目前应用于地震勘探领域中几种典型的地震检波器有：(1)动圈式地震检波器，利用线圈在地面振动时切割磁感线，产生感应电动势，通过测量感应电动势的变化来检测地震波。(2)压电式地震检波器，利用压电材料的压电、压阻效应，通过质量块敏感惯性力，使材料的电压或电阻产生相应的变化，通过测量输出的电压来检测地震波。(3)MEMS电容式地震检波器，利用MEMS技术微型化、低功耗等特点，采用质量块-弹簧-阻尼器系统来感应地动加速度，再将电容变化转化为可输出的电压信号，通过测量电压信号来检测地震波。(4)电化学地震检波器，典型的电化学地震检波器以液态的电解液(通常是碘化钾和碘的水溶液)作为惯性质量，电解液被2片橡胶膜密封在有机玻璃管道中。由多孔电极和绝缘层叠加形成的敏感核心被固定在管道的中心位置，当电解液受外界震动，在电极附近形成对流将引起电极附近离子浓度的变化，从而使电极电流输出产生相应的改变，通过电路将输出电流转换为电压信号，通过测量输出的电压来检测地震波。(5)光纤Bragg光栅地震检波器,利用光栅的波长调制原理,即利用外界的微扰振动来改变光栅的栅距,再转化为对应的波长变化量，通过检测波长的变化来测量加速度的大小。主要用于天然地震观测的机械摆式地震检波器，最近也偶尔被用于深部的地震勘探，但是这种地震检波器虽然在低频检波部分有着明显的优势，但是其复杂的机械工艺，极高的机械检测要求，在实际野外勘探中，埋置要求非常高，需要良好的地面耦合平台，检波器需要解锁摆，调零居中，较长的系统稳定时间，都不利于野外施工；上述几种典型的地震检波器中，动圈式地震检波器频带窄、动态范围小、失真度大、抗电磁干扰能力不足；压电式检波器的核心部件-压电晶片的加工要求很高，国内在压电晶体方面加工工艺的原因，检波器的一致性不好，而且使用寿命较短；MEMS电容式地震检波器中器件含各种复杂MEMS微结构，工艺复杂、成品率低、成本高，输出信号微弱，对检测电路要求苛刻；电化学地震检波器采用铂丝网状电极与多孔陶瓷薄片和陶瓷管组装而成，器件体积大、工艺复杂、成本高、电极一致性差、批量化生产能力差；光纤Bragg光栅地震检波器涉及到光学、机械学、电子检测等，整个检波器比较复杂，加工工艺难度大、成本高。
技术实现思路
：本专利技术的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种单分量地震检波器。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：单分量地震检波器，是由圆筒形外壳5的下端通过螺纹固定在底座4之上，外壳5的上端通过螺纹盖有上端盖7，上端盖7的中间设有信号线孔8，外壳5内设有固定在底座4之上的弹簧1，弹簧1上端装有磁体2，信号线6穿过信号线孔8与外壳5内的巨磁阻传感器3连接构成。磁体2与巨磁阻传感器3之间的距离为2--2.50mm。磁体2采用稀土永磁体，磁场强度为0.2T。磁体2的上部为N极，下部为S极。巨磁阻传感器3在外壳5内通过信号线6和上端盖7的螺纹限位。有益效果：本专利技术的单分量地震检波器最低频率能达到6Hz，与现有的应用于地震勘探领域中的动圈式地震检波器、压电式地震检波器、MEMS电容式地震检波器、电化学地震检波器、光纤Bragg光栅地震检波器和用于天然地震观测的机械摆式地震检波器等几种主要地震检波器相比：在低频区间惯性质量体的增加不明显，具有极好的一致性和稳定性，具有极长的使用寿命。可有效的抑制自噪声，具有很好的环境温度适应能力。具有体积小，不易损坏，制造成本低，制造工艺简单，成品率高，输出信号强，功耗低，使用方便，易于功能升级等优点。附图说明图1为单分量地震检波器结构图图2为单分量地震检波器弹簧-质量体模型图3为有阻尼系统模型，x为检波器外壳随地面运动的位移，y为惯性质量体相对于摆体的运动位移，则惯性质量体相对于检波器外壳的运动位移z图4为单分量地震检波器硬件系统结构框图图5为有阻尼和无阻尼(Bt＝0)系统的幅频特性和相频特性图1弹簧，2磁体，3巨磁阻传感器4底座，5外壳，6信号线，7上端盖，8信号线孔。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。单分量地震检波器，是由圆筒形外壳5的下端通过螺纹固定在底座4之上，外壳5的上端通过螺纹盖有上端盖7，上端盖7的中间设有信号线孔8，外壳5内设有固定在底座4之上的弹簧1，弹簧1上端装有磁体2，磁体2采用稀土永磁体，磁场强度为0.2T；磁体2的上部为N极，下部为S极；磁体2与巨磁阻传感器3之间的距离为2—2.5mm。信号线6穿过信号线孔8与外壳5内的巨磁阻传感器3连接，巨磁阻传感器3在外壳5内通过信号线6和上端盖7的螺纹限位。图1为单分量地震检波器结构图。弹簧片与磁铁体组合成惯性质量体，传感器遇到外界震动时，弹簧会相应产生震动，磁铁就会在在有机玻璃管中上下震动，圆筒形外壳5内的磁场也发生了相应的变化，然后用GMR探头进行检测。图2所示为弹簧-质量体模型。综合考虑选择已有的2Hz动圈式检波器的弹簧作为分析对象，质量体选用稀土永磁体。设惯性质量体(稀土永磁体)的质量为m，弹簧的弹性系数为k，地面振动引起传感器外壳产生向上的运动位移为x，惯性质量体的运动位移为y。弹簧-质量体模型的运动方程可以表示为： m d 2 y dt 2 = - k y + m d 2 x dt 2 - - - ( 1 ) ]]>将系统作为零状态系统，对式1作拉普拉斯变换，得：ms2Y(s)＝-kY(s)+mX(s) (2)则该模型的传递函数为： Y ( s ) X ( s ) = s 2 s 2 + k m - - - 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单分量地震检波器，其特征在于，是由圆筒形外壳(5)的下端通过螺纹固定在底座(4)之上，外壳(5)的上端通过螺纹盖有上端盖(7)，上端盖7的中间设有信号线孔(8)，外壳(5)内设有固定在底座(4)之上的弹簧(1)，弹簧(1)上端装有磁体(2)，信号线(6)穿过信号线孔(8)与外壳(5)内的巨磁阻传感器(3)连接构成。

【技术特征摘要】
1.一种单分量地震检波器，其特征在于，是由圆筒形外壳(5)的下端通过螺纹固定在底座(4)之上，外壳(5)的上端通过螺纹盖有上端盖(7)，上端盖7的中间设有信号线孔(8)，外壳(5)内设有固定在底座(4)之上的弹簧(1)，弹簧(1)上端装有磁体(2)，信号线(6)穿过信号线孔(8)与外壳(5)内的巨磁阻传感器(3)连接构成。2.按照权利要求1所述的单分量地震检波器，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：周险峰，林君，曾然，赵致远，王秀峰，周求湛，邢雪峰，张怀柱，徐洋，王德荣，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22