專利名稱：電子反饋式地震計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種地震觀測(cè)儀，具體地說，涉及一種電子反饋式地震計(jì)。
背景技術(shù)：
井下地震觀測(cè)是測(cè)震學(xué)的一個(gè)重要分支，為了記錄到地震的微弱信號(hào)，通常把拾震器置放在有基巖、周圍干擾小的地方，但在我國廣大的東北、華北、華東地區(qū)覆蓋層比較厚，而且近年來城鎮(zhèn)發(fā)展迅猛，人員密集，工業(yè)、企業(yè)不斷涌現(xiàn)，各種干擾越來越多且難以躲避。在這樣的觀測(cè)條件下，要完成地震監(jiān)測(cè)任務(wù)，使用井下地震儀成為最佳選擇。由于井下地震計(jì)能夠避免地表各種干擾，如城市交通工業(yè)干擾、環(huán)境干擾等，因此，它在大城市及大場(chǎng)礦的地震監(jiān)測(cè)有著十分重要的意義。
在沉積層覆蓋較厚的平原地區(qū)，井下脈動(dòng)與地面脈動(dòng)對(duì)比，其干擾水平下降十幾倍到幾十倍，具體情況要根據(jù)井深，井位與地質(zhì)環(huán)境等因素而定。隨著數(shù)字地震觀測(cè)記錄的不斷發(fā)展，對(duì)拾震器動(dòng)態(tài)范圍的要求由原來的40dB擴(kuò)大到120dB，靈敏度達(dá)1000V·s/m以上。因而，對(duì)地震監(jiān)測(cè)的范圍和水平也有較大提高。
目前，我國地震臺(tái)網(wǎng)多數(shù)地震臺(tái)裝備的是一種純機(jī)械式的地震計(jì)。但純機(jī)械式的地震計(jì)存在以下不足動(dòng)態(tài)范圍小、頻帶不夠?qū)挕惭b調(diào)試?yán)щy、寄生共振頻率低等。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種頻帶范圍寬、靈敏度高的電子反饋式地震計(jì)。
本實(shí)用新型所述的電子反饋式地震計(jì)，包括三分向拾震器、線路系統(tǒng)、殼體。所述三分向拾震器為南北向水平拾震器、東西向水平拾震器和垂直分向拾震器，三個(gè)拾震器從上至下豎直放置固定在殼體中或者均勻分布地固定安裝在底座上，兩個(gè)水平拾震器的中心軸線相互垂直放置；所述線路系統(tǒng)為反饋線路系統(tǒng)，放置在三分向拾震器的上方。
其中，在第一個(gè)實(shí)施例中，所述南北向拾震器的底板和東西向拾震器的上蓋用螺釘連接；東西向拾震器的底板和垂直向拾震器的側(cè)板用螺釘固定相連，線路系統(tǒng)放置在線路底板上，線路底板固定在電路倉上，電路倉也是南北向拾震器的上蓋板，連接成一體的三個(gè)拾震器和電路倉構(gòu)成井下地震計(jì)內(nèi)芯；所述殼體包括密封頭、圓柱形不銹鋼密封筒和與密封筒的底部焊接成一體的密封底，所述密封底中具有從下向上頂住井下地震計(jì)內(nèi)芯底部的密封塞，所述密封頭位于密封筒的上端，用螺釘固定連接在井下地震計(jì)內(nèi)芯的電路倉上，其上具有“O”型密封圈。
本實(shí)用新型的第二個(gè)實(shí)施例中，所述殼體包括外罩和底座，所述兩個(gè)水平拾震器和垂直拾震器均勻分布固定安裝在底座的上表面上，所述線路板位于三個(gè)拾震器的上方、安裝在位于底座中心的立柱上，立柱穿出外罩的一端上安裝著插座，底座側(cè)面上裝有一個(gè)水平泡，其下表面上均勻分部地安裝有三個(gè)調(diào)水平的底腳螺栓，其上具有轉(zhuǎn)盤和鎖緊螺母，所述外罩罩住三個(gè)拾震器落在底座上，大螺母與立柱的螺紋配合，壓住外罩與壓圈緊密貼合，使外罩固定在大底座上形成一體，在外罩的壓環(huán)上安裝有把手。
兩個(gè)實(shí)施例中，所述南北向水平拾震器和東西向水平拾震器分別包括擺體部分和動(dòng)圈換能器兩部分，所述擺體部分包括擺錘、彈性元件制成的旋轉(zhuǎn)臂和支架，旋轉(zhuǎn)臂和擺錘擺動(dòng)方向呈垂直，所述動(dòng)圈換能器包括工作磁場(chǎng)，標(biāo)定磁場(chǎng)，工作線圈和標(biāo)定線圈，形成獨(dú)立的工作系統(tǒng)和標(biāo)定系統(tǒng)。
所述工作磁場(chǎng)由工作磁鐵，大導(dǎo)磁碗，第二極鐵組成，標(biāo)定磁場(chǎng)由標(biāo)定磁鐵，小導(dǎo)磁碗，第一極鐵組成，標(biāo)定磁場(chǎng)和工作磁場(chǎng)兩者相斥，在水平方向上相向放置，標(biāo)定磁場(chǎng)固定在小磁鋼架中間，小磁鋼架的兩端用兩個(gè)圓柱頭螺釘固定在兩根小圓支柱的一端，小圓支柱的另一端上有羅紋，固定在支架上，沉頭螺釘穿過工作線圈框、線圈支架和標(biāo)定線圈框的中心位置，將兩個(gè)繞有漆包線的線圈框固定在線圈支架同一端的上下兩面上，兩線圈圓心位于同一軸線，該軸線位于同一組簧片的對(duì)稱中心線上，線圈支架的另一端和與擺錘部分的橫梁固定連接成一體。
所述擺錘包括三個(gè)重錘，所述擺的旋轉(zhuǎn)臂是由四片簧片構(gòu)成，四片簧片分成兩組，左右兩層平行對(duì)齊放置，其中靠工作磁場(chǎng)一側(cè)的簧片組的一端放在支架上，上面壓著第一壓板，外側(cè)一組簧片放在壓板上，上面再壓著第二壓板，兩個(gè)圓柱頭螺釘自外向內(nèi)將兩個(gè)壓板和兩層簧片固定在支架上；簧片組的另一端和擺錘及線圈支架連接在一起，呈懸空狀，位于工作磁場(chǎng)一側(cè)的一組簧片落在橫梁上，壓上第三重錘，然后疊放上外側(cè)一組簧片的另一端，再用兩塊小重錘壓住，由兩個(gè)圓柱頭螺釘將兩組簧片的此端與第二重錘和第三重錘，橫梁，以及橫梁內(nèi)側(cè)的線圈支架固定在一起，第一重錘由兩個(gè)圓柱頭螺釘固定位于這一端的兩片簧片中間，將橫梁和第二重錘、第三重錘連成一體。
所述垂直拾震器包括擺體部分和動(dòng)圈換能器兩大部分，所述擺體部分包括擺錘、彈性元件制成的旋轉(zhuǎn)臂和支架；所述動(dòng)圈換能器包括工作磁場(chǎng)，標(biāo)定磁場(chǎng)，工作線圈和標(biāo)定線圈，形成獨(dú)立的工作系統(tǒng)和標(biāo)定系統(tǒng)，其組成零件與水平拾震器相同，其中，擺體部分的放置方式不同，所述旋轉(zhuǎn)臂和擺錘呈水平放置，使擺錘和簧片能在垂直方向運(yùn)動(dòng)，所述四片簧片具有預(yù)應(yīng)力。
所述垂直向拾震器的動(dòng)圈換能器包括工作磁場(chǎng)，標(biāo)定磁場(chǎng)，工作線圈和標(biāo)定線圈，形成獨(dú)立的工作系統(tǒng)和標(biāo)定系統(tǒng)，工作磁場(chǎng)和標(biāo)定磁場(chǎng)分別包括導(dǎo)磁碗、磁鐵、極鐵，標(biāo)定磁場(chǎng)固定在小磁鋼架中間，小磁鋼架的兩端用兩個(gè)圓柱頭螺釘固定在兩根小圓立柱上，工作線圈和標(biāo)定線圈用一個(gè)沉頭螺釘穿過兩個(gè)線圈框圓心位置固定在線圈支架的同一端上下兩面上，兩線圈位于同一軸線，該軸線位于同一組簧片的對(duì)稱中心線上，線圈支架的另一端和與擺錘部分的橫梁固定連接成一體。
所述垂直向拾震器的擺錘包括第一重錘、第二重錘和第三重錘，所述旋轉(zhuǎn)臂是由四片簧片構(gòu)成，四片簧片分成兩組，每組兩片，上下兩層對(duì)齊放置，下層簧片的一端放在支架上，其上面壓著壓板，上層簧片平放在壓板上，其上面壓著壓板，兩個(gè)圓柱頭螺釘自上而下將兩個(gè)壓板和兩層簧片固定在支架上，簧片組的另一端和第二重錘及線圈支架連接在一起，呈懸空狀。其中位于下層的一組簧片落在橫梁上，壓上第三重錘，其上放上上層一組簧片，用兩塊小重錘壓住，由兩個(gè)圓柱頭螺釘將上下兩組簧片與第二重錘和第三重錘、橫梁、以及橫梁下面的支架固定在一起；第一重錘由兩個(gè)圓柱頭螺釘固定位于此端的兩片簧片中間，和橫梁和重錘連成一體。
所述反饋線路系統(tǒng)包括三個(gè)相同的電子反饋電路，每個(gè)電子反饋電路分別與一個(gè)分向拾震器的線圈連接，每一個(gè)電子反饋電路包括差分放大器、低通濾波器及輸出電路，拾震器的工作線圈一端接至所述差分放大器的“+”輸入端，所述差分放大器的輸出信號(hào)經(jīng)相互并聯(lián)的電阻和電容負(fù)反饋到所述標(biāo)定線圈的一端，所述工作線圈的另一端和標(biāo)定線圈的另一端同時(shí)接地，在所述差分放大器的輸出端和“+”輸入端之間接有一階低通濾波器，所述一階低通濾波器將所述差分放大器的輸出信號(hào)負(fù)反饋到所述差分放大器的輸入端，所述差分放大器輸出端的信號(hào)經(jīng)所述低通濾波器和輸出電路輸出。
本實(shí)用新型所述的電子反饋式地震計(jì)采用電子反饋技術(shù)，使拾震器的設(shè)計(jì)趨向小型化。不僅適用于井下觀測(cè)地震，也可用于在地面上觀測(cè)地震。為了減小井斜對(duì)拾震器的影響，拾震器的固有頻率設(shè)計(jì)為6Hz，采用的懸掛系統(tǒng)彈性剛度大，儀器不必調(diào)零。為了避免產(chǎn)生變壓器效應(yīng)，設(shè)有獨(dú)立的標(biāo)定線圈和工作線圈。因此該地震計(jì)具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果
1、頻帶范圍寬，從0.5Hz到50Hz。
2、靈敏度高，1000V·S/m(單端輸出)、2000V·S/m(雙端輸出)，任選。
3、動(dòng)態(tài)范圍大于126dB。
4、體積小，重量輕。
5、儀器不用調(diào)零，零位不受井斜影響。
6、密封性能好，在干井和濕井中均能正常工作，既能適應(yīng)多種孔徑的井下觀測(cè)要求，也可用于地面流動(dòng)臺(tái)站和固定臺(tái)站使用。
7、搬運(yùn)過程無需鎖定擺錘，給運(yùn)輸和下井安裝帶來了方便。


圖1是本實(shí)用新型所述的電子反饋式地震計(jì)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1所示地震計(jì)的水平拾震器的主視圖；圖3是圖2的俯視圖；圖4是圖2的側(cè)視圖；圖5是圖1所示地震計(jì)的垂直拾震器的主視圖；圖6是圖5的俯視圖；圖7是圖5的側(cè)視圖；圖8本實(shí)用新型所述的反饋式地震計(jì)的另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是圖8的俯視圖；圖10是反饋線路系統(tǒng)方框圖；圖11是反饋線路系統(tǒng)線路圖。
具體實(shí)施方式
參見圖1和圖8，本實(shí)用新型所述的反饋式地震計(jì)，包括三分向拾震器、線路系統(tǒng)、殼體。所述三分向拾震器為南北向水平拾震器、東西向水平拾震器和垂直分向拾震器，三個(gè)拾震器從上至下豎直放置固定在密封筒中或者均勻分布地固定安裝在密封筒的底座上，兩個(gè)水平拾震器的中心軸線相互垂直放置；所述線路系統(tǒng)為反饋線路系統(tǒng)，放置在三分向拾震器的上方。
圖1表示本實(shí)用新型所述的反饋式地震計(jì)的第一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，該例所述的地震計(jì)用于井下觀測(cè)地震。用于井下觀測(cè)的地震計(jì)其殼體的密封是十分重要的，它要保證拾震器及反饋線路部分長期不受水、濕度、腐蝕等影響而正常工作。本實(shí)施例的殼體包括密封頭1、圓柱形不銹鋼密封筒2和與密封筒2的底部焊接成一體的密封底11，所述密封底11中具有從下向上頂住井下地震計(jì)內(nèi)芯底部的密封塞13，所述密封頭1位于密封筒2的上端，用螺釘固定連接在井下地震計(jì)內(nèi)芯的電路倉4上，其上具有“O”型密封圈?！癘”型密封圈使密封頭1在密封筒2中起到密封效果。由此將井下地震計(jì)內(nèi)芯和殼體連為一體。
所述拾震器包括兩個(gè)水平分向拾震器和一個(gè)垂直分向拾震器，從上至下豎直放置的順序依次為南北向(N-S)水平拾震器5、東西向水平(E-S)拾震器8、垂直向(U-D)拾震器10。南北向(N-S)拾震器5和東西向(E-S)拾震器8的中心線相互垂直放置，南北向(N-S)拾震器的底板6和東西向拾震器的上蓋7用螺釘連接；東西向拾震器的底板9和垂直向拾震器的側(cè)板12用螺釘固定相連。線路系統(tǒng)為反饋線路系統(tǒng)，放置在線路底板3上。線路底板3固定在電路倉4上，電路倉4也是南北向拾震器5的上蓋板。連接成一體的三個(gè)拾震器和電路倉構(gòu)成的井下地震計(jì)內(nèi)芯，放入殼體中。
圖8和圖9表示本實(shí)用新型所述的地震計(jì)的另一個(gè)實(shí)施例，可用于地面上觀測(cè)地震。該實(shí)施例的殼體包括外罩70和底座72。兩個(gè)水平拾震器77、78和垂直拾震器80均勻固定地安裝在底座72的上表面上，兩個(gè)水平拾震器的中心軸線相互垂直。所述線路板64位于三個(gè)拾震器的上方、安裝在位于底座中心的立柱66上。立柱穿出外罩70的一端上安裝著插座65。底座72側(cè)面上裝有一個(gè)水平泡79，指示底座的水平狀態(tài)；其下表面上均勻分部地安裝有三個(gè)調(diào)水平的底腳螺栓75，其上具有轉(zhuǎn)盤74和鎖緊螺母73。根據(jù)水平泡指示，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)三個(gè)底腳螺栓上轉(zhuǎn)盤，當(dāng)水平泡79中的氣泡位于其中心位置時(shí)表明底座已呈水平，調(diào)節(jié)完成后由鎖緊螺母73鎖緊固定三個(gè)底腳螺栓的位置。儀器放置時(shí)，三個(gè)底腳螺栓的尖端落在墊腳中心圓孔中，墊腳放在墊腳套76上面。所述外罩70罩住三個(gè)拾震器落在底座72上，大螺母62與立柱66的螺紋配合，壓住外罩70與壓圈71緊密貼合，使外罩固定在大底座上形成一體。把手61安裝在外罩的壓環(huán)67上。
參見圖2-圖4，南北向水平拾震器5和東西向水平拾震器8的結(jié)構(gòu)相同，只是安裝時(shí)兩者的水平方向中心線相互成90°放置。兩者分別包括擺體部分和動(dòng)圈換能器兩大部分。所述擺體部分包括擺錘、彈性元件制成的旋轉(zhuǎn)臂32和支架，旋轉(zhuǎn)臂32和擺錘擺動(dòng)方向呈垂直。所述動(dòng)圈換能器包括工作磁場(chǎng)，標(biāo)定磁場(chǎng)，工作線圈和標(biāo)定線圈，形成獨(dú)立的工作系統(tǒng)和標(biāo)定系統(tǒng)。
所述工作磁場(chǎng)由工作磁鐵26，大導(dǎo)磁碗24，第二極鐵25組成。標(biāo)定磁場(chǎng)由標(biāo)定磁鐵16，小導(dǎo)磁碗15，第一極鐵17組成。標(biāo)定磁場(chǎng)和工作磁場(chǎng)兩者相斥，在水平方向上相向放置。標(biāo)定磁場(chǎng)用螺釘固定在小磁鋼架14中間，小磁鋼架14的兩端用兩個(gè)圓柱頭螺釘固定在兩根小圓支柱21的一端，小圓支柱21的另一端上有螺紋，固定在支架33上。沉頭螺釘27穿過工作線圈框29中心位置、線圈支架28和標(biāo)定線圈框18的中心位置，將兩個(gè)繞有漆包線的線圈框固定在線圈支架28同一端的上下兩面上，兩線圈圓心位于同一軸線，該軸線位于同一組簧片的對(duì)稱中心線上，線圈支架28的另一端和與擺錘部分的橫梁31固定連接成一體。
所述擺錘包括三個(gè)重錘，其中第一重錘22是擺錘的主要構(gòu)成，第二重錘23和第三重錘30除了做擺錘，還要起壓緊和固定簧片組32的作用。
所述擺的旋轉(zhuǎn)臂是由四片簧片32構(gòu)成。四片簧片分成兩組，左右兩層平行對(duì)齊放置。其中靠工作磁場(chǎng)一側(cè)的簧片組的一端放在支架33上，上面壓著第一壓板20，外側(cè)一組簧片放在壓板20上，上面再壓著第二壓板19，兩個(gè)圓柱頭螺釘自外向內(nèi)將兩個(gè)壓板20、19和兩層簧片固定在支架33上；簧片組32的另一端和擺錘及線圈支架28連接在一起，呈懸空狀。其中位于工作磁場(chǎng)一側(cè)的一組簧片落在橫梁31上，壓上第三重錘30，然后疊放上外側(cè)一組簧片的另一端，再用兩塊小重錘23壓住，接著由兩個(gè)圓柱頭螺釘自外向內(nèi)穿過它們，將兩組簧片的此端與第二重錘23和第三重錘30，橫梁31，以及橫梁31內(nèi)側(cè)的小支架28固定在一起，第一重錘22由兩個(gè)圓柱頭螺釘固定在這端外側(cè)兩片簧片中間，即將橫梁31和第二重錘23、第三重錘30連成一體。這樣，擺錘就可以圍繞旋轉(zhuǎn)軸擺動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)工作線圈和標(biāo)定線圈在工作磁場(chǎng)和標(biāo)定磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電流，即換能器把擺錘的機(jī)械運(yùn)動(dòng)能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?br> 參見圖5-圖7，所述垂直向拾震器同樣包括擺體部分和動(dòng)圈換能器兩大部分。所述擺部分包括擺錘、彈性元件制成的旋轉(zhuǎn)臂和支架。所述動(dòng)圈換能器包括工作磁場(chǎng)，標(biāo)定磁場(chǎng)，工作線圈和標(biāo)定線圈，形成獨(dú)立的工作系統(tǒng)和標(biāo)定系統(tǒng)。其組成與水平拾震器相同，不同點(diǎn)有(1)擺體部分的放置方式不同，所述旋轉(zhuǎn)臂51和擺錘呈水平放置，使擺錘和簧片能在垂直方向運(yùn)動(dòng)；(2)所述四片簧片具有預(yù)應(yīng)力。當(dāng)?shù)孛嬲駝?dòng)時(shí)，垂直向拾震器的擺錘在垂直方向上下擺動(dòng)，即撿拾地面垂直方向的振動(dòng)。
所述垂直向拾震器的動(dòng)圈換能器包括工作磁場(chǎng)，標(biāo)定磁場(chǎng)，工作線圈47和標(biāo)定線圈40，形成獨(dú)立的工作系統(tǒng)和標(biāo)定系統(tǒng)。工作磁場(chǎng)和標(biāo)定磁場(chǎng)分別包括導(dǎo)磁碗42、36、磁鐵48、37、極鐵41、39。標(biāo)定磁場(chǎng)用螺釘固定在小磁鋼架49中間，小磁鋼架的兩端用兩個(gè)圓柱頭螺釘固定在兩根小圓立柱43上，工作線圈47和標(biāo)定線圈40用一個(gè)沉頭螺釘46穿過兩個(gè)線圈框圓心位置固定在線圈支架56的同一端上下兩面上，兩線圈位于同一軸線，該軸線位于同一組簧片的對(duì)稱中心線上，線圈支架56的另一端和與擺錘部分的橫梁55等固定連接成一體。
所述垂直向拾震器的擺錘包括第一重錘52、第二重錘53和第三重錘54。
所述旋轉(zhuǎn)臂是由四片簧片51構(gòu)成，四片簧片分成兩組，每組兩片，上下兩層對(duì)齊放置。下層簧片的一端放在支架57上，其上面壓著壓板44，上層簧片疊放在壓板44上，其上面壓著壓板38，兩個(gè)圓柱頭螺釘自上而下將兩個(gè)壓板44、38和兩層簧片固定在支架57上，簧片組的另一端和擺錘及線圈支架56連接在一起，呈懸空狀。其中位于下層的一組簧片落在橫梁55上，壓上第三重錘54，然后放上上層一組簧片的，再用兩塊小重錘53壓住，接著由兩個(gè)圓柱頭螺釘自上而下穿過它們，將上下兩組簧片與第二重錘53和第三重錘54、橫梁55、以及橫梁55下面的線圈支架56固定在一起；第一重錘52由兩個(gè)圓柱頭螺釘固定位于此端的兩片簧片中間，即和橫梁55和重錘53、54連成一體。
參見圖10和11，所述三分向地震計(jì)每個(gè)拾震器上均有一個(gè)電子反饋線路系統(tǒng)，且均相同。每個(gè)電子反饋電路分別與一個(gè)分向拾震器的線圈連接，包括差分放大器81、低通濾波器82及輸出電路83，拾震器的工作線圈一端接至所述差分放大器81的“+”輸入端，所述差分放大器81的輸出信號(hào)經(jīng)相互并聯(lián)的電阻R1和電容C1負(fù)反饋到所述反饋線圈L2的一端，所述工作線圈L1的另一端和反饋線圈的另一端同時(shí)接地，在所述差分放大器81的輸出端和“+”輸入端之間接有一階低通濾波器，所述一階低通濾波器將所述差分放大器81的輸出信號(hào)負(fù)反饋到所述差分放大器81的輸入端，所述差分放大器81輸出端的信號(hào)經(jīng)所述低通濾波器82和輸出電路83輸出。
所述一階低通濾波器由電容器C2構(gòu)成，其電容數(shù)值在0.05μf-0.33μf之間。
本實(shí)用新型所述的地震計(jì)的工作原理說明如下各拾震器檢拾地面運(yùn)動(dòng)，重錘的機(jī)械運(yùn)動(dòng)能量通過換能器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋７答伿降卣鹩?jì)主要由彈性懸掛的慣性擺獲取信號(hào)。當(dāng)?shù)孛孢\(yùn)動(dòng)時(shí)，在慣性力的作用下，重錘及相連的電磁換能線圈L1和L2與磁鋼及地面(儀器底座)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在線圈L1上產(chǎn)生電信號(hào)，此電信號(hào)經(jīng)放大后再通過電容C1和電阻R1負(fù)反饋到線圈L2上，并在L2上產(chǎn)生一個(gè)與擺的慣性力相反的力矩，阻止擺的運(yùn)動(dòng)，延長了擺的自振周期及動(dòng)態(tài)范圍。通過調(diào)節(jié)反饋電阻R1的阻值，可以改變擺的阻尼系數(shù)。本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案中，反饋電路內(nèi)加入由C2或C2、C3構(gòu)成的一階低通濾波器，消除了由于L1和L2之間的變壓器效應(yīng)造成的地震計(jì)輸出信號(hào)高頻端翹起的缺陷，使地震計(jì)高頻端的頻帶展寬到50Hz以上，且?guī)?nèi)不均勻度小于1dB。
權(quán)利要求1.電子反饋式地震計(jì)，包括三分向拾震器、線路系統(tǒng)、殼體，其特征是所述三分向拾震器為南北向水平拾震器、東西向水平拾震器和垂直分向拾震器，三個(gè)拾震器從上至下豎直放置固定在殼體中或者均勻分布地固定安裝在底座上，兩個(gè)水平拾震器的中心軸線相互垂直放置；所述線路系統(tǒng)為反饋線路系統(tǒng)，放置在三分向拾震器的上方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地震計(jì)，其特征是所述南北向拾震器的底板(6)和東西向拾震器的上蓋(7)用螺釘連接；東西向拾震器的底板(8)和垂直向拾震器的側(cè)板(12)用螺釘固定相連，線路系統(tǒng)放置在線路底板(3)上，線路底板(3)固定在電路倉(4)上，電路倉(4)也是南北向拾震器(5)的上蓋板，連接成一體的三個(gè)拾震器和電路倉構(gòu)成井下地震計(jì)內(nèi)芯；所述殼體包括密封頭(1)、圓柱形不銹鋼密封筒(2)和與密封筒(2)的底部焊接成一體的密封底(11)，所述密封底(11)中具有從下向上頂住井下地震計(jì)內(nèi)芯底部的密封塞(13)，所述密封頭(1)位于密封筒(2)的上端，用螺釘固定連接在井下地震計(jì)內(nèi)芯的電路倉(4)上，其上具有“O”型密封圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地震計(jì)，其特征是當(dāng)兩個(gè)水平拾震器(77、78)和垂直拾震器(80)均勻固定地安裝在底座(72)的上表面上時(shí)，所述殼體包括外罩(70)和底座(72)，所述線路板(64)位于三個(gè)拾震器的上方、安裝在位于底座中心的立柱(65)上，立柱穿出外罩(70)的一端上安裝著插座(65)，底座(72)側(cè)面上裝有一個(gè)水平泡(79)，其下表面上均勻分部地安裝有三個(gè)調(diào)水平的底腳螺栓(75)，其上具有轉(zhuǎn)盤(74)和鎖緊螺母(73)，所述外罩(70)罩住三個(gè)拾震器落在底座(72)上，大螺母(62)與立柱(65)的螺紋配合，壓住外罩(70)與壓圈(71)緊密貼合，使外罩固定在大底座上形成一體，在外罩(70)的壓環(huán)(76)上安裝有把手(61)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的地震計(jì)，其特征是所述南北向水平拾震器(5)和東西向水平拾震器(8)分別包括擺體部分和動(dòng)圈換能器兩部分，所述擺體部分包括擺錘、彈性元件制成的旋轉(zhuǎn)臂(32)和支架，旋轉(zhuǎn)臂(32)和擺錘擺動(dòng)方向呈垂直，所述動(dòng)圈換能器包括工作磁場(chǎng)，標(biāo)定磁場(chǎng)，工作線圈和標(biāo)定線圈，形成獨(dú)立的工作系統(tǒng)和標(biāo)定系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的地震計(jì)，其特征是所述工作磁場(chǎng)由工作磁鐵(26)，大導(dǎo)磁碗(24)，第二極鐵(25)組成，標(biāo)定磁場(chǎng)由標(biāo)定磁鐵(16)，小導(dǎo)磁碗(15)，第一極鐵(17)組成，標(biāo)定磁場(chǎng)和工作磁場(chǎng)兩者相斥，在水平方向上相向放置，標(biāo)定磁場(chǎng)固定在小磁鋼架(14)中間，小磁鋼架(14)的兩端用兩個(gè)圓柱頭螺釘固定在兩根小圓支柱(21)的一端，小圓支柱(21)的另一端上有羅紋，固定在支架(33)上，沉頭螺釘(27)穿過工作線圈框(29)、線圈支架(28)和標(biāo)定線圈框(18)的中心位置，將兩個(gè)繞有漆包線的線圈框固定在線圈支架(28)同一端的上下兩面上，兩線圈圓心位于同一軸線，該軸線位于同一組簧片的對(duì)稱中心線上，線圈支架(28)的另一端和與擺錘部分的橫梁(31)固定連接成一體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的地震計(jì)，其特征所述擺錘包括三個(gè)重錘(22、23、30)，所述擺的旋轉(zhuǎn)臂(32)是由四片簧片構(gòu)成，四片簧片分成兩組，左右兩層平行對(duì)齊放置，其中靠工作磁場(chǎng)一側(cè)的簧片組的一端放在支架(33)上，上面壓著第一壓板(20)，外側(cè)一組簧片放在壓板(20)上，上面再壓著第二壓板(19)，兩個(gè)圓柱頭螺釘自外向內(nèi)將兩個(gè)壓板(20、19)和兩層簧片固定在支架(33)上；簧片組(32)的另一端和擺錘及線圈支架(28)連接在一起，呈懸空裝，位于工作磁場(chǎng)一側(cè)的一組簧片落在橫梁(31)上，壓上第三重錘(30)，然后疊放上外側(cè)一組簧片的另一端，再用兩塊小重錘(23)壓住，由兩個(gè)圓柱頭螺釘將兩組簧片的此端與第二重錘(23)和第三重錘(30)，橫梁(31)，以及橫梁(31)內(nèi)側(cè)的線圈支架(28)固定在一起，第一重錘(22)由兩個(gè)圓柱頭螺釘固定位于這一端的兩片簧片中間，將橫梁(30)和第二重錘(23)、第三重錘(31)連成一體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的地震計(jì)，其特征是所述垂直拾震器包括擺體部分和動(dòng)圈換能器兩大部分，所述擺體部分包括擺錘、彈性元件制成的旋轉(zhuǎn)臂和支架；所述動(dòng)圈換能器包括工作磁場(chǎng)，標(biāo)定磁場(chǎng)，工作線圈和標(biāo)定線圈，形成獨(dú)立的工作系統(tǒng)和標(biāo)定系統(tǒng)，其組成零件與水平拾震器相同，其中，擺體部分的放置方式不同，所述旋轉(zhuǎn)臂(51)和擺錘呈水平放置，使擺錘和簧片能在垂直方向運(yùn)動(dòng)，所述四片簧片具有預(yù)應(yīng)力。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的地震計(jì)，其特征是所述垂直向拾震器的動(dòng)圈換能器包括工作磁場(chǎng)，標(biāo)定磁場(chǎng)，工作線圈(47)和標(biāo)定線圈(40)，形成獨(dú)立的工作系統(tǒng)和標(biāo)定系統(tǒng)，工作磁場(chǎng)和標(biāo)定磁場(chǎng)分別包括導(dǎo)磁碗(42、36)、磁鐵(48、37)、極鐵(41、39)，標(biāo)定磁場(chǎng)固定在小磁鋼架(49)中間，小磁鋼架的兩端用兩個(gè)圓柱頭螺釘固定在兩根小圓立柱(43)上，工作線圈(47)和標(biāo)定線圈(40)用一個(gè)沉頭螺釘(46)穿過兩個(gè)線圈框圓心位置固定在線圈支架(56)的同一端上下兩面上，兩線圈位于同一軸線，該軸線位于同一組簧片的對(duì)稱中心線上，線圈支架(56)的另一端和與擺錘部分的橫梁(55)固定連接成一體。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的地震計(jì)，其特征是所述垂直向拾震器的擺錘包括第一重錘(52)、第二重錘(53)和第三重錘(54)，所述旋轉(zhuǎn)臂是由四片簧片(51)構(gòu)成，四片簧片分成兩組，每組兩片，上下兩層對(duì)齊放置，下層簧片的一端放在支架(57)上，其上面壓著壓板(44)，上層簧片平放在壓板(44)上，其上面壓著壓板(38)，兩個(gè)圓柱頭螺釘自上而下將兩個(gè)壓板(44、38)和兩層簧片固定在支架(57)上，簧片組的另一端和第二重錘(53)及線圈支架(56)連接在一起，呈懸空狀。其中位于下層的一組簧片落在橫梁(55)上，壓上第三重錘(54)，其上放上上層一組簧片，用兩塊小重錘(53)壓住，由兩個(gè)圓柱頭螺釘將上下兩組簧片與第二重錘(53)和第三重錘(54)、橫梁(55)、以及橫梁(55)下面的支架(56)固定在一起；第一重錘(52)由兩個(gè)圓柱頭螺釘固定位于此端的兩片簧片中間，和橫梁(55)和重錘(53、54)連成一體。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的地震計(jì)，其特征是所述反饋線路系統(tǒng)包括三個(gè)相同的電子反饋電路，每個(gè)電子反饋電路分別與一個(gè)分向拾震器的線圈連接，每一個(gè)電子反饋電路包括差分放大器(81)、低通濾波器(82)及輸出電路(83)，拾震器的工作線圈(L1)一端接至所述差分放大器(81)的“+”輸入端，所述差分放大器(81)的輸出信號(hào)經(jīng)相互并聯(lián)的電阻(R1)和電容(C1)負(fù)反饋到所述標(biāo)定線圈(L2)的一端，所述工作線圈(L1)的另一端和標(biāo)定線圈(L2)的另一端同時(shí)接地，在所述差分放大器(81)的輸出端和“+”輸入端之間接有一階低通濾波器，所述一階低通濾波器將所述差分放大器(81)的輸出信號(hào)負(fù)反饋到所述差分放大器(81)的輸入端，所述差分放大器(81)輸出端的信號(hào)經(jīng)所述低通濾波器(82)和輸出電路(83)輸出。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種電子反饋式地震計(jì)，包括三分向拾震器、線路系統(tǒng)、殼體。所述三分向拾震器為南北向水平拾震器、東西向水平拾震器和垂直分向拾震器，三個(gè)拾震器從上至下豎直放置固定在殼體中或者均勻分布地固定安裝在底座上，兩個(gè)水平拾震器的中心軸線相互垂直放置；所述線路系統(tǒng)為反饋線路系統(tǒng)，放置在三分向拾震器的上方。該地震計(jì)采用電子反饋技術(shù)，頻帶范圍寬，靈敏度高，動(dòng)態(tài)范圍大；密封性能好，在干井和濕井中以及地面上均能正常工作；體積小，重量輕；在井中使用時(shí)能適應(yīng)多種孔徑的井下觀測(cè)要求；儀器不用調(diào)零，零位不受井斜影響；搬運(yùn)過程無需鎖定擺錘，給運(yùn)輸和下井安裝帶來了方便。
文檔編號(hào)G01V1/16GK2720460SQ20042008489
公開日2005年8月24日 申請(qǐng)日期2004年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月9日
發(fā)明者趙子玉, 孟繁喜, 王彥敏, 李蕓, 李慶云, 范淑芬, 王蕤 申請(qǐng)人:北京市地震局