[发明专利]加速度型高灵敏度机电传感器

说明书

技术领域：

本发明属于机电技术领域，是一种能够将微弱的机械振动信号转换成易测量的电信号的传感器。

背景技术：

机电传感器已广泛应用在地震勘探、工程建筑、安全监测等科研及生产领域中。以在陆地上进行的地震勘探为例，目前国内外普遍使用的仍然是速度型传感器。如国产的GS-20DX系列、C-J1、C-J40、SSJ系列等均属此列。速度型传感器的主要特征是能产生与其振动速度成正比的动生电动势，幅频特性曲线呈平台形，对高频地震信号响应没有提升能力，其灵敏度一般为0.20-0.70v/cm.s^-1。只适合常规地震勘探，很难适用于互薄层的高分辨率地震勘探。八十年代末期美国和日本研制出“涡流地震检波器”，也称加速度型传感器。此后国内相继出现了一些仿制品(如WY-GJ-4400)及一些不太成功的试制品。它们的主要特征是能产生与其振动的加速度成正比的感生电动势，在其从自然频率f_o到250(或300)HZ的频域内，幅频特性为一条倾斜的直线段，其提升率为6dB/oct。在f≤200HZ的频域内，其灵敏度明显低于C-J40，因而在常规地震勘探方面不及速度型传感器，并且也不能实现真正的高分辨率地震勘探。大庆油田的最新记录表明；上述两种类型的传感器，对于t-2层所能采集到的信号最高频率为40-50HZ，距离100-200HZ的指标相距甚远。

本发明人在95年6月g日申请的实用新型专利《机电传感器》(专利号为95214805)是属于加速度型传感器。对高频响应的提升率可达10～12.5dB/oct，在高频域内有较高的灵敏度。可以设计成灵敏度为：在f＝100HZ时，K≥0.60v/cm.s^-1，在f＝200HZ时，K≥2.0v/cm.s^-1的传感器。它很适宜高分辨率地震勘探，但由于低频领域内其灵敏度较低，在常规地震勘探中尚不及速度型传感器。

发明内容：

本发明的目的提供一种加速度型高灵敏度机电传感器，它克服现有技术中的种种不足，具有较高的灵敏度，对高频地震信号响应又具有较大的提升能力，并且制造容易，成本较低。

本发明的目的是这样实现的：一种加速度型高灵敏度机电传感器，它至少包括外壳本体、定线圈、动线圈、磁钢以及圆柱筒状导体，其中固接外壳内和端盖的定线框上缠绕设置线圈构成定线圈，动线圈在动线框上缠绕线圈构成动线圈，磁钢设置在本体中央，上下由极靴卡固，悬挂弹簧一端设置极靴端部上，悬挂弹簧的另一端设置在圆柱筒状导体上的卡簧处，圆柱筒状导体、磁钢极靴上部的对应外侧设置定线圈；动线圈设置在下部悬挂弹簧一端的上部，水平对应下部极靴位置，与轴向设置在动线圈与圆柱筒状导体的套管、圆柱筒状导体以及悬挂弹簧、上下部悬挂弹簧一端插接的上下部卡簧构成惯性体。悬挂弹簧为6臂形。端盖上设有接线柱串联动线圈以及定线圈。

所述的定线圈、惯性体在一外壳本体上通过隔离体对称地设置，分为上下部，上下部惯性体通过隔离体连接成为一体，其上下部中的定线圈、动线圈线圈绕向相反，以便进一步提高传感器的灵敏度。

它本发明即有固定线圈和可运动线圈的传感器，可以全面利用法拉第电磁感应定律。当惯性体在磁隙内振动时，定圈内产生感生电动势，动圈内产生动生电动势，并使二者按同方向串联，使总电动势幅值得以增大，具有加速度传感器的高灵敏度、高提升率的综合特性。采用剩磁及磁能积大的磁钢产生强磁场，以提高机电转换系数和灵敏度。

本发明激励信号频率在30≤f≤300HZ时，具有较高的灵敏度，对高频地震信号响应又具有较大的提升能力，即可适用于常规地震勘探，又特别适用于高分辨率地震勘探的新型传感器，解决高分辨率地震勘探领域急待解决的焦点问题。

附图说明：

图1为本发明一种实施例基本结构示意图；

图2为图1实施例基本接线以及磁场产生示意图；

图3、图4为本发明惯性体为一体的实施例基本结构示意图；

图5、图6、图7为本发明中惯性体分开为两部分，其中两组动圈及定圈也可各分为一部分的结构示意图；

图8为本发明中分体式接线柱连接实施例的示意图；

图9为本发明的幅频特性曲线图；

图10为本发明的相频特性曲线图；

图11为本发明一种具体实施例参考数据图；

图12为图11实施例响应特性曲线图之一；

图13为本发明响应特性曲线图之二；

图14为图11实施例相位、频率特性曲线图；

图15为本发明又一具体实施例参考数据图