[其他]地震檢波器彈簧

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 101985000007551
• 申請(qǐng)日: 1985-10-16
• 公開（公告）號(hào): CN1004770B
• 公開（公告）日: 1989-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A·L·哈格杜恩;F·A·維特林加
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杰奧蘇斯公司
• 代理公司: 中國(guó)專利代理有限公司
• 代理人: 李曉舒;曹永來(lái)

一種用于地震檢波器用以將線圈懸掛在磁場(chǎng)組件內(nèi)的彈簧。彈簧用圓片制成，含有一外環(huán)、一內(nèi)環(huán)和連接內(nèi)外環(huán)的三條腿，這些腿是通過(guò)按一預(yù)定圖形將圓片一些部分去掉而形成。每條腿（７）的內(nèi)緣落在一個(gè)具有一個(gè)半徑至少比從彈簧（４）的中心（９）到在腿跟內(nèi)環(huán)（６）接合的點(diǎn)（１１）上的腿（７）的內(nèi)緣的距離大１．２５倍的圓弧上。腿跟內(nèi)外環(huán)連接點(diǎn)（１０、１１）間的直線距離大于從彈簧中心到外環(huán)（５）的外緣的距離。每條腿（７）最好兩端（１０、１１）比其中間（１２）大。

本發(fā)明涉及地震檢波器，具體涉及地震檢波器的懸掛彈簧。

地震檢波器是一種通過(guò)從一個(gè)剛性的固定的支承結(jié)構(gòu)懸掛著一個(gè)慣性參考質(zhì)量來(lái)檢測(cè)運(yùn)動(dòng)的裝置。典型結(jié)構(gòu)是此質(zhì)量是一種每端用一個(gè)彈簧懸掛著在一個(gè)磁場(chǎng)中的線圈。這些彈簧將線圈放置在這磁場(chǎng)內(nèi)使它在這磁場(chǎng)內(nèi)沿其軸線中心定位。這些彈簧同時(shí)形成一個(gè)具有一個(gè)預(yù)定諧振頻率的懸掛系統(tǒng)。

地震發(fā)生時(shí)，地震波傳到在或接近地球表面的地殼，部分地震波從地下巖層的界面反射或折射。地震檢波器成排成組地布置在地面上，當(dāng)反射波或折射波碰到一個(gè)地震檢波器時(shí)，懸掛在兩個(gè)彈簧之間的線圈在地震檢波器的外殼連同與它相連的磁路隨著地面運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)保持靜止不動(dòng)。線圈穿過(guò)磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)使一個(gè)電壓產(chǎn)生在地震檢波器的輸出端。地震檢波器排列的輸出記錄成一個(gè)能進(jìn)行分析的格式。有經(jīng)驗(yàn)的分析人員能夠從分析中鑒別地下巖層的形狀，有可能找出諸如油和氣之類的礦藏。

現(xiàn)時(shí)的地震檢波器廣泛使用輻條狀彈簧。這種彈簧通常用彈簧材料圓片制造并具有用多條腿連起來(lái)的一個(gè)內(nèi)環(huán)和一個(gè)外環(huán)。這些腿是按一個(gè)預(yù)定的圖形用腐蝕方法或沖壓方法形成。通常采用三條腿，這種三腿布置通常被認(rèn)為是最有利的。

地震檢波器彈簧的腿通常具有矩形截面并在跟彈簧內(nèi)外環(huán)的接合處之間沿其長(zhǎng)度彎曲。彈簧在腐蝕后用公知技術(shù)預(yù)成型。預(yù)成型完成后，內(nèi)環(huán)跟外環(huán)錯(cuò)開，使每個(gè)彈簧的內(nèi)環(huán)、腿和外環(huán)在一個(gè)質(zhì)量懸掛在兩個(gè)這樣的彈簧之間時(shí)處在同一平面上。

地震檢波器是用來(lái)檢測(cè)來(lái)自大致平行于線圈相對(duì)于地震檢波器外殼的運(yùn)動(dòng)軸線的方向的運(yùn)動(dòng)，因此需要將由不平行于在地震檢波器內(nèi)懸掛著的線圈的運(yùn)動(dòng)軸線的力引起的線圈的任何側(cè)向運(yùn)動(dòng)的影響消除掉或降到最小。

地震發(fā)生時(shí)，一個(gè)不是完全平行于地震檢波器軸線的并且含有一個(gè)在寄生頻率上或非常靠近寄生頻率的頻率成份的脈沖導(dǎo)致地震檢波器在線圈里產(chǎn)生一個(gè)不合乎需要的或錯(cuò)誤的電動(dòng)勢(shì)。由于品質(zhì)因素Q很高，這個(gè)運(yùn)動(dòng)將會(huì)在使它發(fā)生的力消退后仍然持續(xù)一些時(shí)間。這個(gè)諧振被認(rèn)為是地震檢波器的主要寄生振蕩，由于它限制了地震檢波器凈帶寬的上限，所以它是非常不希望有的。

由于一種給定型號(hào)的地震檢波器的線圈的幾何形狀與質(zhì)量在制造容差范圍內(nèi)是固定的，寄生振蕩也是固定的。因此寄生振蕩的頻率可以通過(guò)改變懸掛彈簧的幾何形狀來(lái)提高或降低。這個(gè)特征已被用來(lái)提高這些錯(cuò)誤的信號(hào)的頻率使它落在地震檢波器需用的頻譜之外，通過(guò)提高彈簧的側(cè)向剛度來(lái)實(shí)現(xiàn)。用這個(gè)方法，這些錯(cuò)誤的信號(hào)就不會(huì)干擾有用的信號(hào)。提高彈簧的側(cè)向剛度的普遍的方法是縮短彈簧腿。可惜在彈簧腿比較短時(shí)由于彈簧的非線性導(dǎo)致的信號(hào)失真增大了，并且彈簧壽命縮短了。

在美國(guó)專利3，602，490中公開了一種用于地震檢波器的彈簧，這彈簧由一個(gè)圓片制成，用來(lái)將線圈懸掛在一個(gè)磁場(chǎng)組件內(nèi)，所述彈簧含有一個(gè)外環(huán)、一個(gè)內(nèi)環(huán)和將內(nèi)外環(huán)連接起來(lái)的多條腿，這些腿通過(guò)按一個(gè)預(yù)定圖形將圓片的一些部分去掉而形成，每條腿的內(nèi)緣與外緣基本上由圓弧段構(gòu)成并且每條腿兩端比當(dāng)中寬。

希望有一種彈簧它的寄生振蕩頻率比現(xiàn)有技術(shù)的彈簧高出很多而同時(shí)保持住這彈簧的線性響應(yīng)。

根據(jù)本發(fā)明的地震檢波器彈簧的特征在于每條腿的內(nèi)緣落在一個(gè)具有一個(gè)半徑至少比從彈簧中心到腿跟內(nèi)環(huán)接合的點(diǎn)上的腿的內(nèi)緣的距離大1.25倍的圓弧上。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)一個(gè)大為改善的彈簧的寄生振蕩頻率對(duì)固有頻率的比值而不給彈簧響應(yīng)的線性帶來(lái)有害的影響。首先通過(guò)分析將作用在彈簧內(nèi)的基本的非線性力分離出，然后設(shè)計(jì)特定的結(jié)構(gòu)以抗衡該非線性力，同時(shí)提高彈簧的側(cè)向剛度以取得一個(gè)高的彈簧的寄生振蕩頻率對(duì)固有頻率的比值。