[其他]地震檢波器彈簧

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• 申請號: 101985000007551
• 申請日: 1985-10-16
• 公開（公告）號: CN1004770B
• 公開（公告）日: 1989-07-12
• 發明（設計）人: A·L·哈格杜恩;F·A·維特林加
• 申請（專利權）人: 杰奧蘇斯公司
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 李曉舒;曹永來

一種用于地震檢波器用以將線圈懸掛在磁場組件內的彈簧。彈簧用圓片制成，含有一外環、一內環和連接內外環的三條腿，這些腿是通過按一預定圖形將圓片一些部分去掉而形成。每條腿（７）的內緣落在一個具有一個半徑至少比從彈簧（４）的中心（９）到在腿跟內環（６）接合的點（１１）上的腿（７）的內緣的距離大１．２５倍的圓弧上。腿跟內外環連接點（１０、１１）間的直線距離大于從彈簧中心到外環（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從一個剛性的固定的支承結構懸掛著一個慣性參考質量來檢測運動的裝置。典型結構是此質量是一種每端用一個彈簧懸掛著在一個磁場中的線圈。這些彈簧將線圈放置在這磁場內使它在這磁場內沿其軸線中心定位。這些彈簧同時形成一個具有一個預定諧振頻率的懸掛系統。

地震發生時，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，當反射波或折射波碰到一個地震檢波器時，懸掛在兩個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動時會保持靜止不動。線圈穿過磁場的運動使一個電壓產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能進行分析的格式。有經驗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。

現時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的一個內環和一個外環。這些腿是按一個預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外環的接合處之間沿其長度彎曲。彈簧在腐蝕后用公知技術預成型。預成型完成后，內環跟外環錯開，使每個彈簧的內環、腿和外環在一個質量懸掛在兩個這樣的彈簧之間時處在同一平面上。

地震檢波器是用來檢測來自大致平行于線圈相對于地震檢波器外殼的運動軸線的方向的運動，因此需要將由不平行于在地震檢波器內懸掛著的線圈的運動軸線的力引起的線圈的任何側向運動的影響消除掉或降到最小。

地震發生時，一個不是完全平行于地震檢波器軸線的并且含有一個在寄生頻率上或非常靠近寄生頻率的頻率成份的脈沖導致地震檢波器在線圈里產生一個不合乎需要的或錯誤的電動勢。由于品質因素Q很高，這個運動將會在使它發生的力消退后仍然持續一些時間。這個諧振被認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。

由于一種給定型號的地震檢波器的線圈的幾何形狀與質量在制造容差范圍內是固定的，寄生振蕩也是固定的。因此寄生振蕩的頻率可以通過改變懸掛彈簧的幾何形狀來提高或降低。這個特征已被用來提高這些錯誤的信號的頻率使它落在地震檢波器需用的頻譜之外，通過提高彈簧的側向剛度來實現。用這個方法，這些錯誤的信號就不會干擾有用的信號。提高彈簧的側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由于彈簧的非線性導致的信號失真增大了，并且彈簧壽命縮短了。

在美國專利3，602，490中公開了一種用于地震檢波器的彈簧，這彈簧由一個圓片制成，用來將線圈懸掛在一個磁場組件內，所述彈簧含有一個外環、一個內環和將內外環連接起來的多條腿，這些腿通過按一個預定圖形將圓片的一些部分去掉而形成，每條腿的內緣與外緣基本上由圓弧段構成并且每條腿兩端比當中寬。

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

根據本發明的地震檢波器彈簧的特征在于每條腿的內緣落在一個具有一個半徑至少比從彈簧中心到腿跟內環接合的點上的腿的內緣的距離大1.25倍的圓弧上。

本發明實現一個大為改善的彈簧的寄生振蕩頻率對固有頻率的比值而不給彈簧響應的線性帶來有害的影響。首先通過分析將作用在彈簧內的基本的非線性力分離出，然后設計特定的結構以抗衡該非線性力，同時提高彈簧的側向剛度以取得一個高的彈簧的寄生振蕩頻率對固有頻率的比值。