[发明专利]一种地震检波器组合弹簧

说明书

技术领域

本发明主要述及一种地震检波器的组合弹簧，尤其涉及一种应用于地质勘探、地震测量和工程测量的地震检波器的组合弹簧。

技术背景

地震检波器是一种高灵敏的运动换能装置，广泛的应用于石油、矿产资源的勘探开发，自然灾害的预测、预报分析，土木建筑的安全监测，以及考古研究等领域。公知的地震检波器的芯体结构主要由弹簧片、线圈系统及磁路系统组成，弹簧片用于将线圈悬挂于由永磁铁及外壳构成的磁路系统中间。检波器工作过程中，线圈受到弹簧片的弹性力及自身的惯性力的共同作用，而产生了线圈与壳体之间的相对运动，即线圈在气隙磁场切割磁力线，两端产生感生电动势。弹簧片是地震检波器的关键器件，广泛采用由铍铜材料制作的三条腿蜘蛛形薄片弹簧(spider spring)，其图形设计的优劣直接影响地震检波器的固有频率、失真度及假频等重要指标。目前，国内外存在众多的关于地震检波器弹簧图形设计的专利，如中国专利CN85107551A、CN2786644Y、CN2317486Y、CN201903657U，及美国专利US5555222A、US4323994A、US4458344A及US4623991A，或在地震检波器假频频率对于固有频率的比值，或在弹簧线性度，或在上述的两个方面性能上有所改善。然而，到目前为止，在满足生产所需的最大失真度情况下，性能最优的检波器假频频率对于固有频率的比值仍仅为几十倍，进一步改进地震检波器的性能指标仍存在极大的应用空间及市场前景。

发明内容

本发明的目的在于克服先有技术的不足之处，提供一种地震检波器的组合弹簧，拓展地震检波器的频带范围，减小地震检波器的失真度，提高地震检波器的性能指标。

用于实现上述发明目的的技术解决方案：在不改变先有地震检波器弹簧图形设计的情况下，调整弹簧片的厚度，将先有的单片地震检波器弹簧替换为两片或多片较薄的地震检波器弹簧的组合。地震检波器组合弹簧结构上包括两片或多片弹簧片、一片或一片以上的内圈垫片、及一片或一片以上的外圈垫片，其特征在于：

所述的两片或多片弹簧片同轴安装，弹簧片平行排列且无轴向旋转，弹簧形变过程中彼此间不干涉；

所述的内圈垫片同轴的间隔排列在弹簧片的内圈，外圈垫片同轴的间隔排列在弹簧片的外圈，垫片与弹簧片采用粘结或焊接的方式固定在一起；

本发明提供一种地震检波器的组合弹簧，采用多片弹簧的组合代替单片弹簧，具有如下特点：

1.两片或多片组合弹簧代替单片弹簧在保证轴向刚度的同时，改善了弹簧片的径向刚度，应用于地震检波器中在不改变先有检波器的自然频率下，提高了地震检波器的假频频率，即提高了地震检波器假频频率与自然频率的比值；

2.两片或多片组合弹簧代替单片弹簧在相同弹簧变形量的情况下，减小了因弹簧厚度引起的弹簧刚度的非线性度，应用于地震检波器中能够改善地震检波器的信号失真度；

3.两片或多片组合弹簧代替单片弹簧减小了弹簧片制作中的一致性引起的地震检波器性能差异，提高了地震检波器生产中的成品率；

4.组合弹簧的厚度相对单片弹簧厚度有所增加，但对于整个地震检波器尺寸较小，对检波器整体设计的影响可忽略；

5.组合弹簧结构简单、易于加工，应用于地震检波器生产中不改变先有工艺流程，生产成本相对地震检波器低。

附图说明

图1是本发明的地震检波器组合弹簧的组装示意图

图2是先有的地震检波器弹簧片。

图3是本发明的地震检波器两片组合弹簧。

图4是本发明的地震检波器四片组合弹簧。

具体实施方式

图1示出了本发明提供的一种地震检波器的组合弹簧，包括两片或多片弹簧片1、一片或一片以上的内圈垫片2、及一片或一片以上的外圈垫片3，两片或多片弹簧片同轴安装，弹簧片平行排列且无轴向旋转，内圈垫片同轴的间隔排列在弹簧片的内圈，外圈垫片同轴的间隔排列在弹簧片的外圈，垫片与弹簧片采用粘结或焊接的方式固定在一起，图2示出了先有的地震检波器弹簧，图3和图4分别示出了有两片和四片弹簧片组成的地震检波器组合弹簧。按弹簧轴向刚度大致反比于弹簧厚度的三次方计算，合理设计弹簧片的厚度，使得图3和图4中的不同片数的组合弹簧与图2中的先有地震检波器弹簧具有相同的轴向刚度，应用于自然频率为30Hz的地震检波器中，其假频频率变化如表1，先有的采用单片弹簧的检波器假频频率为437.38Hz，采用图3和图4中的两片和四片组合弹簧的检波器假频频率为533.00Hz和669.89Hz。组合弹簧相比单片弹簧制作的地震检波器假频频率明显提升。