同时检测速度和加速度的动圈检波器

摘要

本发明公开了一种同时检测速度和加速度的动圈检波器。本发明一种同时检测速度和加速度的动圈检波器，基于传统的传统动圈检波器结构，在动圈移动部分上下放置两个大的平板电极，作为动电容，外壳的内侧上下面各放置一块平板电极作为定极板，这样在动圈的上下各形成一个电容，构成电容式加速度计的结构；在动圈的两个侧面也各放置一块电容极板作为动极板，对应的外壳内壁位置处也放置电容平板作本发明的有益效果：可实现对同一接收点的速度和加速度的双参数采集接收，可以检测微弱信号，更加精细的研究地震波的传播特性，提高勘探精度；系统结构简单，灵敏度高。为定极板，使得动圈侧面形成两个电容；将上下电容接入后续检测电路。

说明书

技术领域

本发明涉及检测领域，具体涉及一种同时检测速度和加速度的动圈检波器。

背景技术

地震检波器是用于地震勘探的专用传感器，其作用是将地震波的机械振动转换为电信号，广泛应用于地球物理勘探，地震、海啸等自然灾害的预测分析研究，边防监控，铁路、桥梁、隧道、大型建筑物等的安全监测以及考古研究等。深部地震勘探受地下矿床埋藏深度大、构造形态复杂多变等因素影响，使得地表接收的各类回波具有信号微弱、频带宽、频率成分丰富等特点，要求所需的地震检波器从性能上具有高分辨、宽频带、大动态范围等指标，环境适应性上实现低功耗、微小型化、便携式、高度智能化、抗高低温、抗辐射等。作为地震仪器接收记录地震信号的第一步，检波器应有较高的灵敏度，足够的频带和大的动态范围，否则地震仪器再精良，也无法得到高质量的地震数据。利用大范围布置检波器、长时间观测地下微弱的地震信号，并利用独特的地震数据处理方法抑制地面噪声，提高信噪比，从而准确繁衍地球深部构造信息。

目前，勘探市场上使用的检波器种类繁多，按照工作原理来分，主要可以分为动圈式，压电陶瓷式，微电子机械(MEMS)及光纤传感器等。

在陆上地震勘探中应用最多，最普及的是动圈式检波器。动圈式检波器由外壳、磁铁以及悬挂在二者之间的运动线圈组成，它的工作原理决定了这种检波器的体积一般比较大。动圈式检波器在地震勘探领域已经应用的十分广泛，该类型的产品采用惯性体在永久磁体提供的强磁场中切割磁感线的原理，当大地振动时会产生感应电动势，因检波器的输出电压与线圈对磁铁作相对运动速度成正比，故动圈式检波器又称速度检波器。这种检波器具有自供电、结构简单、性能稳定、成本低廉的特点，是目前国内应用最广泛的勘探地震检波，目前，用于地震勘探的检波器自然频率大多在10Hz以上。

传统技术存在以下技术问题：

传统检波器只检测速度量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种同时检测速度和加速度的动圈检波器，可实现对同一接收点的速度和加速度的双参数采集接收，可使得后续数据处理和分析在速度和加速度两个描述同一个接收点位移的不同物理量领域进行，并进行分析对比，提高信噪比，检测微弱信号，对于更加精细的研究地震波的传播特性，提高勘探精度具有重要意义。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种同时检测速度和加速度的动圈检波器，基于传统的传统动圈检波器结构，在动圈移动部分上下放置两个大的平板电极，作为动电容，外壳的内侧上下面各放置一块平板电极作为定极板，这样在动圈的上下各形成一个电容，构成电容式加速度计的结构；在动圈的两个侧面也各放置一块电容极板作为动极板，对应的外壳内壁位置处也放置电容平板作为定极板，使得动圈侧面形成两个电容。

在其中一个实施例中，将上下电容接入后续检测电路，当无外界加速度时，电容差值不变，当有加速度产生时，利用变压器桥式电路将电容差值转换为电压值，利用输出电压和加速度成正比，通过测量输出电压即可得到加速度值。

在其中一个实施例中，使用时将所述上下电容对和左右电容对均接入后续检测电路，实现互相垂直的两个方向上的加速度的检测，完成对加速度和速度的同时测量。

在其中一个实施例中，检测之后，通过去除电学噪声，使用提高信噪比的算法。

本发明的有益效果：

可实现对同一接收点的速度和加速度的双参数采集接收，可以检测微弱信号，更加精细的研究地震波的传播特性，提高勘探精度；系统结构简单，灵敏度高。

附图说明

图1是背景技术中的动圈式检波器的原理示意图。

图2是本发明同时检测速度和加速度的动圈检波器的原理示意图。

图3是本发明同时检测速度和加速度的动圈检波器中的电容极板产生信号后续电路系统框图。

图4是本发明同时检测速度和加速度的动圈检波器中的变压器式电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

一种同时检测速度和加速度的动圈检波器，基于传统的传统动圈检波器结构，在动圈移动部分上下放置两个大的平板电极，作为动电容，外壳的内侧上下面各放置一块平板电极作为定极板，这样在动圈的上下各形成一个电容，构成电容式加速度计的结构；在动圈的两个侧面也各放置一块电容极板作为动极板，对应的外壳内壁位置处也放置电容平板作为定极板，使得动圈侧面形成两个电容。

在其中一个实施例中，将上下电容接入后续检测电路，当无外界加速度时，电容差值不变，当有加速度产生时，利用变压器桥式电路将电容差值转换为电压值，利用输出电压和加速度成正比，通过测量输出电压即可得到加速度值。

在其中一个实施例中，使用时将所述上下电容对和左右电容对均接入后续检测电路，实现互相垂直的两个方向上的加速度的检测，完成对加速度和速度的同时测量。

在其中一个实施例中，检测之后，通过去除电学噪声，使用提高信噪比的算法。

本发明的有益效果：

可实现对同一接收点的速度和加速度的双参数采集接收，可以检测微弱信号，更加精细的研究地震波的传播特性，提高勘探精度；系统结构简单，灵敏度高。

如图1所示为传统动圈检波器结构，该结构动圈检波器只检测电感线圈产生的感应电压。本发明在传统结构基础上提出新的发明专利。

在动圈移动部分上下放置两个大的平板电极，作为动电容，外壳的内侧上下面各放置一块平板电极作为定极板，这样在动圈的上下各形成一个电容，构成电容式加速度计的结构。这样移动的部分不但可以检测线圈的电压变化，也可以检测电容的变化。同理，在动圈的两个侧面也各放置一块电容极板作为动极板，对应的外壳内壁位置处也放置电容平板作为定极板，使得动圈侧面形成两个电容，形成如图2所示结构(中间的部分：动圈，外部的部分：电极板，)，将上下电容接入后续检测电路(图3)，举例，如将电容C11，C12接入后续检测电路，当无外界加速度时，电容差值不变，当有加速度产生时，利用变压器桥式电路(图4)将电容差值转换为电压值，利用输出电压和加速度成正比，通过测量输出电压即可得到加速度值，本发明方案使用时将上下电容对和左右电容对均接入后续检测电路，实现互相垂直的两个方向上的加速度的检测，之后通过去除电学噪声，提高信噪比的算法，完成对加速度和速度的同时测量。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。