一種地震勘探或震動(dòng)測(cè)試用檢波器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利涉及一種地震勘探或震動(dòng)測(cè)試用檢波器，可以消除橫向振動(dòng)對(duì)檢波器的干擾影響或假頻現(xiàn)象，主要應(yīng)用于資源、工程勘察中的地震勘探或需要振動(dòng)測(cè)試的無損檢測(cè)領(lǐng)域。
技術(shù)背景
[0002]地球物理勘探或振動(dòng)測(cè)試中常用的磁電式檢波器或動(dòng)圈式檢波器，穩(wěn)定性好、技術(shù)成熟、價(jià)格低廉，而且在全球每年都有數(shù)以萬計(jì)的生產(chǎn)量和使用量。磁電式檢波器每個(gè)芯體有其固有的耦合方向，來自于該方向的振動(dòng)被磁電式檢波器芯體所接收；但是，在實(shí)際應(yīng)用中，磁電式檢波器芯體對(duì)來自垂直于其固有耦合方向的橫向振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的次生信號(hào)干擾，俗稱假頻現(xiàn)象；另外檢波器安插在地面上，內(nèi)裝檢波器芯體的上部結(jié)構(gòu)體位于地面之上時(shí)，來自于地面的橫向作用力也會(huì)使檢波器結(jié)構(gòu)體產(chǎn)生剪切擺動(dòng)，從而使檢波器芯體產(chǎn)生次生的信號(hào)干擾。對(duì)于每一個(gè)芯體，按要求出廠時(shí)都要測(cè)試其假頻，包括油氣資源地震勘探或槽波工程勘探等技術(shù)方法，類似的“振鈴”干擾影響到方法的實(shí)施效果。由于干擾信號(hào)特殊，只有對(duì)內(nèi)部片狀彈簧片等芯體結(jié)構(gòu)進(jìn)行性能改進(jìn)才能得到一定程度改善，但由于彈簧的必要性，根本消除這一干擾不可能，單只芯體檢波器很難解決的這一難題一直困擾著地球物理界的工程技術(shù)人員。如果能夠直接使用現(xiàn)有的磁電式檢波器芯體對(duì)橫向振動(dòng)干擾進(jìn)行壓制，消除假頻現(xiàn)象，將會(huì)起到事半功倍的效果。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能消除橫向振動(dòng)干擾的地震勘探或震動(dòng)測(cè)試用檢波器。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的地震勘探或震動(dòng)測(cè)試用檢波器，至少一對(duì)成對(duì)配置且性能一致的檢波器芯體以頭部對(duì)頭部或底部對(duì)底部鏡像安裝在由非鐵磁性材料制成的剛性外殼內(nèi)，尾錐或尾座與所述的剛性外殼剛性連接；構(gòu)成所述的檢波器芯體為一對(duì)時(shí)，兩對(duì)輸出信號(hào)反相串聯(lián)或反相并聯(lián)形成一對(duì)輸出信號(hào)作為輸出信號(hào)；構(gòu)成所述的檢波器芯體為兩對(duì)以上時(shí)，一側(cè)的所述的檢波器芯體的同相輸出信號(hào)串聯(lián)或并聯(lián)形成一對(duì)輸出信號(hào)，兩側(cè)的兩對(duì)輸出信號(hào)反相串聯(lián)或反相并聯(lián)形成一對(duì)輸出信號(hào)作為輸出信號(hào)。
[0005]還包括剛性平臺(tái)，所述的剛性平臺(tái)設(shè)在所述的剛性外殼的中部，或所述的剛性外殼的上下底面兼作所述的剛性平臺(tái)，所述的檢波器芯體用護(hù)套、壓墊在所述的剛性平臺(tái)上連接固定，或成對(duì)的基座剛性固定在所述的剛性平臺(tái)上并以所述的剛性平臺(tái)為參考平面成鏡像對(duì)稱，成對(duì)的所述的檢波器芯體以所述的剛性平臺(tái)為對(duì)稱平面鏡像落座在所述的基座上并與所述的基座剛性連接；所述的尾錐或尾座與所述的剛性外殼或所述的剛性平臺(tái)剛性連接。
[0006]所述的剛性平臺(tái)剛性固定在所述的剛性外殼上或與所述的剛性外殼一體成型。
[0007]所述的非鐵磁性材料為密度小和剛度大的鋁合金、工程塑料或纖維板，以減小檢波器的附加質(zhì)量。
[0008]所述的檢波器芯體為需要與介質(zhì)表面接觸的磁電式、壓電式、電容式或光柵式的傳感器個(gè)體或芯體。
[0009]所述的檢波器芯體利用兩節(jié)磁鋼串接并采用鏡像模式設(shè)計(jì)制作感應(yīng)線圈，形成類似功能的一個(gè)獨(dú)立檢波器芯體，芯體與介質(zhì)耦合的受力面為兩節(jié)磁鋼之間的對(duì)稱平面。
[0010]所述的剛性外殼上設(shè)有水準(zhǔn)泡。
[0011]采用上述技術(shù)方案的地震勘探或震動(dòng)測(cè)試用檢波器，與檢波器芯體耦合方向一致的振動(dòng)通過剛性外殼傳遞至剛性平臺(tái)，剛性平臺(tái)帶動(dòng)附著在其上的檢波器芯體完成震動(dòng)信號(hào)的采集，水平方向的振動(dòng)作用到剛性平臺(tái)對(duì)兩傳感器產(chǎn)生的橫向振動(dòng)干擾信號(hào)相互抵消。尾錐或尾座與剛性外殼或剛性平臺(tái)剛性連接，用于將檢波器安裝在被測(cè)介質(zhì)表面。使用時(shí)，相互垂直或正交的剛性平臺(tái)面上可以安裝配對(duì)垂直或正交的磁電式檢波器芯體，構(gòu)成兩分量或多分量測(cè)量用檢波器。檢波器芯體可以是磁電式、壓電式、電容式、光柵式等需要與介質(zhì)表面接觸的各種傳感器個(gè)體或芯體。
[0012]剛性平臺(tái)一側(cè)的檢波器芯體輸出信號(hào)與另一側(cè)的檢波器芯體輸出信號(hào)反相串聯(lián)或并聯(lián)形成一對(duì)輸出信號(hào)作為新檢波器的輸出。檢波器芯體對(duì)于軸向振動(dòng)產(chǎn)生的信號(hào)為有效信號(hào)，而對(duì)于橫向振動(dòng)導(dǎo)致的檢波器芯體產(chǎn)生的信號(hào)為干擾信號(hào)。
[0013]按照這一原理安裝的檢波器，還可以使用兩對(duì)以上的配對(duì)磁電式檢波器芯體制成，在剛性平臺(tái)一側(cè)的磁電式檢波器芯體輸出信號(hào)同相串聯(lián)或并聯(lián)形成一對(duì)輸出信號(hào)，剛性平臺(tái)兩側(cè)的兩對(duì)輸出信號(hào)反相串聯(lián)或并聯(lián)形成一對(duì)輸出信號(hào)作為新檢波器的輸出。成對(duì)鏡像配置的磁電式檢波器芯體對(duì)于軸向振動(dòng)上下兩個(gè)傳感器所產(chǎn)生的信號(hào)極性相反，但對(duì)于橫向振動(dòng)產(chǎn)生的干擾信號(hào)則極性相同，兩個(gè)傳感器輸出信號(hào)反向并聯(lián)或反向串聯(lián)后的輸出，理論上檢波器軸向振動(dòng)得到兩倍增強(qiáng)，橫向振動(dòng)產(chǎn)生的干擾信號(hào)則相互抵消。
[0014]由于本專利無需特殊制備，直接利用市場(chǎng)上廣泛使用的成本低廉磁電式檢波器芯體進(jìn)行配對(duì)組裝，在檢波器靈敏度得到增強(qiáng)的同時(shí)，理論上可以抑制橫向振動(dòng)帶來的信號(hào)干擾，可以起到事半功倍的效果，可以在工程、油氣等地震勘探領(lǐng)域推廣應(yīng)用；在巖體中安裝檢波器，假頻信號(hào)正好出現(xiàn)在有效頻帶范圍內(nèi)，去掉假頻后，大大改善了有效信號(hào)。雙芯體檢波器的質(zhì)量會(huì)比單芯體檢波器質(zhì)量增大，從而使得其性能會(huì)受到一定影響，但該影響相比其去假頻功效是次要的，雙芯體還會(huì)帶來近似雙倍響應(yīng)幅度或靈敏度補(bǔ)償。
[0015]綜上所述，本發(fā)明利用技術(shù)成熟和成本低廉的磁電式檢波器芯體，基本消除了橫向振動(dòng)對(duì)檢波器的干擾或假頻現(xiàn)象，適用于包括槽波勘探在內(nèi)的地震勘探和各種振動(dòng)測(cè)試分析領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0016]圖1是垂向分量測(cè)試檢波器上下磁電式檢波器芯體信號(hào)反向串聯(lián)輸出方式示意圖。
[0017]圖2是垂向分量測(cè)試檢波器上下磁電式檢波器芯體信號(hào)反向并聯(lián)輸出方式示意圖。
[0018]圖3是水平分量測(cè)試檢波器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)要示意圖。
[0019]圖4是內(nèi)置磁電式檢波器芯體鏡像固定于剛性外殼上下底面時(shí)的檢波器示意圖。
[0020]圖5是四對(duì)磁電式檢波器芯體安裝固定在同一剛性平臺(tái)上的檢波器俯視簡(jiǎn)圖。
[0021]圖6是四對(duì)磁電式檢波器芯體安裝固定在同一剛性平臺(tái)上的檢波器側(cè)視簡(jiǎn)圖。
[0022]圖7是一種簡(jiǎn)易的雙芯體檢波器一種組合方式示意圖。
[0023]圖8是一種簡(jiǎn)易的雙芯體檢波器另一種組合方式示意圖。
[0024]圖9是雙芯體檢波器與單芯體檢波器實(shí)測(cè)記錄波形對(duì)比圖。
[0025]圖10是檢波器芯體接收軸向振動(dòng)受力作用示意圖。
[0026]圖11是檢波器芯體接收橫向振動(dòng)受力作用示意圖。
[0027]圖12是檢波器芯體串聯(lián)組合產(chǎn)生輸出信號(hào)的等效電路圖。
[0028]圖13是檢波器芯體并聯(lián)組合產(chǎn)生輸出信號(hào)的等效電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0030]參見圖1，描述了垂向分量測(cè)試檢波器結(jié)構(gòu)構(gòu)成。其中，上下磁電式檢波器芯體I信號(hào)反向串聯(lián)輸出方式。剛性平臺(tái)3固定在剛性外殼2上，成對(duì)的基座4剛性固定在剛性平臺(tái)3上并以剛性平臺(tái)3為參考平面成鏡像對(duì)稱，成對(duì)的磁電式檢波器芯體I以剛性平臺(tái)3為對(duì)稱平面鏡像落座在基座4上并與基座4剛性連接，剛性外殼2上設(shè)有檢波器外殼8，檢波器的尾錐5與剛性外殼2剛性連接；在剛性平臺(tái)3 —側(cè)磁電式檢波器芯體I的一對(duì)輸出信號(hào)與剛性平臺(tái)3另一側(cè)磁電式檢波器芯體I的一對(duì)輸出信號(hào)反相串聯(lián)形成一對(duì)輸出信號(hào)作為新檢波器的輸出信號(hào)，即在剛性平臺(tái)3 —側(cè)磁電式檢波器芯體I的磁電式檢波器芯體負(fù)極6通過反相串接導(dǎo)線9與剛性平臺(tái)3另一側(cè)磁電式檢波器芯體I的磁電式檢波器芯體負(fù)極串聯(lián)，在剛性平臺(tái)3 —側(cè)磁電式檢波器芯體I的磁電式檢波器芯體正極7連接檢波器信號(hào)輸出導(dǎo)線7，剛性平臺(tái)3另一側(cè)磁電式檢波器芯體I的磁電式檢波器芯體正極7連接檢波器信號(hào)輸出導(dǎo)線7。尾錐5安插在被測(cè)介質(zhì)表面，感受介質(zhì)表面振動(dòng)。
[0031]參見圖2，描述了垂向分量測(cè)試檢波器上下磁電式檢波器芯體信號(hào)反向并聯(lián)輸出方式。剛性平臺(tái)3固定在剛性外殼2上，成對(duì)的基座4剛性固定在剛性