[发明专利]地震检波器缓冲装置

说明书

本发明一般地涉及地震检波器，而更具体地涉及减小地震检波器中的信号失真及频率偏移的机理。

地震检波器是检测一个悬挂在一种刚性的、固定支架结构或外壳上的惯性参考质量结构的运动的装置。具有代表性的是，该质量为一个被簧片悬挂着的环形线圈框架，挂在地震检波器的磁体组件与外壳之间的环形空间中。通常，线圈框架的每一端装有一片簧片。簧片把线圈框架定位在磁体组件的磁场中，以便使线圈框架从侧面并沿着磁场轴向对准中心。簧片也构成一个具有预定共振频率的悬挂系统。

在地震过程中，地震波进入地壳到达地表或接近地球表面时，这些地震波的一部分就从地表下岩石层界面反射和折射。地震检波器在地面被布设成台阵或台群。当反射波和折射波碰到一个地震检波器时，悬挂在两片簧片间的线圈框架往往落后于地震检波器外壳及与其连接着的磁体组件随地面的运动，而后，簧片使线圈框架像摆一样在磁场中往复地运动，线圈框架在磁体组件的磁场中的运动产生一个电压，形成地震检波器的输出。地震检波器台阵的这些输出被用一定格式记录下来，技术人员从分析输出的解释中能获得地表下岩石构造的轮廓。

现今地震检波器中，广泛地应用蛛状簧片(spider springs)悬挂地震检波器的线圈框架。这种簧片一般是由圆盘形弹性材料制做，而具有代表性的是带有一个内环和一个外环，用几条腿把内外环连接起来。这样的腿是在弹性材料中按照预定的形状以蚀刻或冲压的方式开出槽来而制成的。通常采用三条这样的腿，一般认为三条腿是最有利的。

地震检波器蛛形簧片的这些腿一般有一矩形截面，并且在簧片的内环和外环的连接点之间顺其长度方向弯成曲线形。蚀刻以后，簧片要按已知的工艺“预成型”，完成预成型时，内环相对外环有偏移或有移位。这样，当线圈质量被悬挂到这两个簧片上时，每个簧片的内环、腿、外环基本上就处于同一个平面上。

一台地震检波器是用以检测相对于地震检波器外壳而言大体上平行于线圈框架的轴向运动方向上的运动。因而希望能消除或尽量减小因地震检波器内不平行于悬挂着的线圈框架轴向运动的力所造成的线圈框架的任何横向运动的效应。

在地震过程中，一个不完全平行于该地震检波器轴向的脉冲并且它包含有一个等于或者极其接近于寄生频率的频率分量就会导致地震检波器线圈中产生一个不想要的或虚假的电动势(EMF)。由于它的高Q值(品质因素)。在作用力平息后，线圈框架的运动还将持续一段时间。这样的共振被认为是一个地震检波器中的主寄生频率，这是极其有害的，因为它限制着地震检波器的上端整齐的带宽。

对于一种给定型号的地震检波器，由于几何形状和线圈框架的质量是被确定在其制造限度内的，其寄生共振也就被固定，因而其寄生共振的频率实际上只能靠改变悬挂簧片的几何形状来提高或降低。这一特性被用来提高这些虚假信号的频率，通过增大簧片的侧向刚度直到使这些信号超越地震检波器的有用频谱之外。利用这一方法，使这些虚假信号并不干扰或掺杂有用信号。能产生高频寄生响应的簧片的例子见于美国专利号4323994、4458344、4623991和5134594。当然，因为簧片的横向刚度增加，所以主要由于粗暴搬运，包括测试和安装期间所经受的横向冲击、扭力和轴向冲击而使其易于受到损坏的危险性也增加了。

一台地震检波器的使用寿命是以在正常运转期间产生的信号的完整性来衡量的。所产生信号中的失真一般是由于横向及轴向冲击和扭力危及悬挂系统的结果。粗暴搬运对转动型地震检波器的影响比对挠性接头型(pig-tail)地震检波器更严重，这是由于地震检波器特殊的构造所致。

为了监测由转动型地震检波器产生的信号，通常，由一个外接导体经过与磁体组件隔离的簧片之一，通过线圈框架而连到与磁体组件有电气连接的另一簧片，再依次连接到第二个外接导体而形成一种电气连接。一个接触环或类似物在电气上连接到与磁体组件隔离的簧片上，用压力连接到外接导体上。同样，压力环被用来实现磁体组件与另一簧片之间的电接触。线圈框架与两片簧片之间的电气连接一般是靠弹性环或类似物将簧片压在线圈框架的导电面上而实现的。

尽管这两个簧片能相对磁体组件自由转动，但接触环与压力环的压力引起对簧片转动的阻力。因此，当外环部分随线圈框架在环形空间内运动时，任一加在内环部分上的扭力被集中在不受运动限制的簧片的面积上，包括悬臂在内，这会减小簧片的使用寿命。