[其他]地震检波器弹簧

说明书

一用于悬置－基准质量的地震检波器弹簧，其中包括：使该基准质量横向和轴向对准中心的第一装置（２、３、５）；用于使该基准质量横向对准中心，并提供一强阻尼的径向柔量，以防止第一装置（２、３、５）的受力超出其弹性极限的第二装置（４、７）。

本发明一般地涉及地震检波器，特别是用于地震检波器或地震仪的悬置弹簧。

地震检波器是通过把一惯性基准质量悬置在一刚性固定支承结构上检测运动的装置。一般地，该质量是靠弹簧悬置在磁场中的一线圈架，线圈架的各端都装有一弹簧。弹簧把线圈架定位在磁场中，使线圈架横向对准磁场，其轴位于磁场中。弹簧还构成一个具有预定谐振频率的悬置系统。

在地震工作中，地震波从地面或接近地面处传入地壳，这些地震波的一部分从地下层的界面反射或折射。地震检波器在地面上成阵或成组排列，当反射或折射波遇到地震检波器时，悬置在两个弹簧之间的线圈架往往不动，而地震检波器壳体和它连接的磁路随地面移动。线圈架通过磁场的移动在地震检波器的输出端产生一个电压。地震检波器阵的这个输出以能分析的形式记录下来。熟练的程序员能通过分析识别地下结构的形状，还可以发现矿藏，例如油和气。

如今的地震检波器广泛地使用十字形弹簧。这种弹簧通常用弹性材料圆盘制成，并具有由数条腿连接的一内环和一外环。这些腿按予定的形式靠蚀刻或冲压弹性材料制成。一般采用三条这样的腿，三条腿结构一般被认为是最优越的。

地震检波器弹簧腿的横截面一般为矩形，弹簧内外环接点之间的腿沿其长度弯曲。蚀刻以后，弹簧按照已知技术“预制”。预制完成，内环相对于外环偏移或移位。这样当一质量悬置在两个这种弹簧之间时，各弹簧的内环、腿和外环处于同一平面。

某些具有多环结构的弹簧，已公开在美国专利3，598，389，3，602，490和4，285，054中。

其中US-4，285，054真实地显示一个地震检波器和地震检波器弹簧，它能体现上述的先有技术。它有由多个臂连接的外环和内环。

US-3，602，490也涉及地震检波器，和上述的US-4，285，054属于同一技术领域。它的弹簧由四个同心环组成，逐次地沿着圆周上的一个位置相连接着（所谓悬臂环）。它只能承受非常小的横向位移，但主要用来承受扭变形。这是制造软弹簧的方法，即这种弹簧在轴向是很软的。

US-3，598，389公开了一种弹簧，它由多个同心环组成，也是悬臂式的。这不是地震检波器弹簧，只是一种阀簧。所有悬臂环都是为了产生一个软环。理论上能承受某些程度的扭变形，虽然事实上因为它是用在阀上而不会发生这种扭变形。

地震检波器用来从大致与线圈架相对于地震检波器壳体运动的轴平行的方向检测运动。因此，最好能使线圈架的任何横向运动的影响消除或减少到最低限度，该横向运动是随着与地震检波器中的悬置线圈架的运动轴线不平行的力而产生的。

在地震工作中，与地震检波器轴线不完全平行并含有寄生频率或非常接近寄生频率的频率分量的震动使地震检波器在线圈中产生一个不希望有的，即假电动势。由于其Q值高，在造成运动的力消失之后，运动还会持续一段时间。这个谐振被认为是地震检波器中的主要寄生频率，由于它限制了地震检波器的上净带宽，所以是极不希望有的。

因为线圈架的几何尺寸和质量对于一定型号的地震检波器是在制造公差内的常数，所以寄生谐振频率也是常数。因此，改变悬置弹簧的几何尺寸可以提高或降低这个寄生频率。这一特性已被用来提高假信号的频率，直到由于弹簧的横向刚性的增加而使这些假信号超出地震检波器所希望有的频谱之外。用这种方法，假信号不会干扰或掺杂有意义的信号。增加弹簧横向刚性的一个常用方法是缩短弹簧腿。不过，当弹簧腿相当短时，弹簧的非线性使信号的失真增大，而且弹簧的寿命减少。