一种新型动圈检波器复合线架
阅读说明：本技术 一种新型动圈检波器复合线架 (Novel moving coil detector composite wire frame ) 是由 王跻儒 于 2021-07-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种新型动圈检波器复合线架,属于电磁检测传感器技术领域,该复合线圈包括两端的边骨架和中部的内骨架,两个边骨架基于轴孔配合、分别同轴安装在内骨架的两端,该方案采用了非金属材料与金属材料件的复合结构,从结构上改变了传统动圈检波器全金属材料线圈线架结构,通过合理设计金属材料和非金属材料之间的组合比例,达到调节阻尼系数的技术目的。与现有技术相比,本发明不仅保留现有全金属架的优点,而且多组线包设计能够显著提升其灵敏度,打破了动圈检波器实现高灵敏、小型化相矛盾的技术瓶颈。(The invention discloses a novel moving coil detector composite wire frame, which belongs to the technical field of electromagnetic detection sensors, and comprises side frameworks at two ends and an inner framework in the middle, wherein the two side frameworks are matched based on shaft holes and are respectively and coaxially arranged at two ends of the inner framework. Compared with the prior art, the invention not only retains the advantages of the existing all-metal frame, but also can remarkably improve the sensitivity of the multi-group coil design, and breaks through the technical bottleneck of realizing high sensitivity and miniaturization of the moving coil detector.)
技术领域
本发明属于电磁检测传感器
技术领域
，尤其涉及一种新型动圈检波器复合线架。背景技术
随着技术的发展，新型的地震采集系统节点仪势必逐步取代传统的地震采集系统，而节点仪对动圈机芯的要求是：具有高的灵敏度、体积小型化、较低的内阻、合理的阻尼系数。
然而，当前动圈机芯类型众多、但可归纳成两种具有代表性的类型，一种是以保定永诚天峰的高灵敏度地震检波器（见专利申请号：201821544704.5）为代表，其灵敏度可达180v/m/s。上述动圈检波器的特点是：检波器机芯具有很高的灵敏度，采用了多组线架结构，用全铝材料制做，因而线架的体积必然偏大，致使检波器机芯体积增大，从而无法满足节点仪对检波器机芯小型化的要求；另一种以是涿州昌迪的高灵敏度、低失真地震检波器（见专利申请号：201620834575.8）为代表，其灵敏度为78.7v/m/s，这种动圈检波器的特点是，灵敏度相对偏低，国家标准的灵敏度上限为150v/m/s，线架采用了单组结构，用全铝材制做，因而体积可满足节点仪的小型化要求，但灵敏度与节点仪的要求相差甚远，以上是当前动圈机芯的现状。
针对上述问题进行分析，通常动圈机芯所选用的线架，不仅对材料的机械性能有着较高的要求，同时对材料的电性能也有着较高的要求，上述两个专利中所采用的全铝材料制做的线架，是国内外一直使用的典型线架结构和材料，在低灵敏度条件下，这种结构和材料的线架，没有突出的问题，当灵敏度提高时，线架的结构和材料就会出现了突出的矛盾，从总阻系数尼系数公式：h=h1+h2=G2/4πmf(R1+R2)+bδ HG/ρw—①式可知，h1=G2/4πmf(R1+R2) —②为电磁阻尼，式②中m为惯性体质量，G为开路灵敏度，当灵敏度G提高时，电磁阻尼系数h1会及急剧增大，因而引起总阻尼系数超差，为了抑制这种现象发生，通常是增大惯性体积质量m，使得灵敏度G的增量与惯性体m的增量接近，起到了对灵敏度G增大引起的电磁阻尼系数增大抑制作用。但惯性体质量m增大的代价是，线架的体积增大了许多，而线架体积增大又导致机芯体积变大，形成了灵敏度增大必然机芯体积增大的结构性硬伤。
另一方面，从上式①可知，涡流阻尼系数h2=bδ HG/ρw—③，从③式中可知，δ 为铝架的壁厚，b为铝架切割磁力线的宽度，G为开路灵敏度，当采用全铝架材料时，δ b的增大都会使得涡流阻尼系数h2增大，加之开路灵敏度G增大，会进一步加大h2的增大，引起总阻尼系数h超差，这也是目前所采用全铝架线架材料上存在的又一个问题，以上存在的问题，直接形成了动圈机芯追求高灵敏度、小型化的结构问题，也是动圈机芯能否满足节点仪要求的关键所在。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种新型动圈检波器复合线架，采用了非金属材料与金属材料件的复合结构，从结构上改变了传统动圈检波器全金属材料线圈线架结构，通过合理设计金属材料和非金属材料之间的组合比例，达到调节阻尼系数的技术目的，本发明不仅保留现有全金属架的优点，而且多组线包设计能够显著提升其灵敏度，打破了动圈检波器实现高灵敏、小型化相矛盾的技术瓶颈。
本发明通过以下技术手段解决上述问题：
一种新型动圈检波器复合线架包括两端的边骨架和中部的内骨架，两个边骨架基于轴孔配合、分别同轴安装在内骨架的两端，其中：所述边骨架的主体为圆柱壳体结构、且包括边槽骨架结构或翻边骨架结构，其中：所述边槽骨架结构采用非金属材料制成，边槽骨架结构的内壁上设置有安装轴孔，边槽骨架结构的外壁上设置有一个或多个边环槽；所述翻边骨架结构采用金属材料制成，翻边骨架结构的末端水平向外延伸形成底座；
所述内骨架的主体为圆柱壳体结构、且包括凸台骨架结构或内槽骨架结构，其中：所述凸台骨架结构采用金属材料制成，凸台骨架结构的外壁上设置有环形台；所述内槽骨架结构采用非金属材料制成，内槽骨架结构的内壁上设置有配合轴孔，内槽骨架结构的外壁上设置有一个或多个内环槽；
所述边槽骨架结构的安装轴孔能够与凸台骨架结构的末端壳壁配合安装；所述翻边骨架结构的配合轴孔能够与翻边骨架结构的末端壳壁配合安装。
优选的，包括边槽骨架结构、凸台骨架结构、线包、挡线筋和配重块，其中：两个所述边槽骨架结构分别通过安装轴孔安装在凸台骨架结构的两端；
所述边槽骨架结构的外壁上设置有第一边环槽和第二边环槽，第一边环槽内布置有线包，第二边环槽内布置有配重块，配重块采用金属材料制成；
所述凸台骨架结构的环形台上下两侧分别套装有挡线筋，所述挡线筋采用非金属材料制成，挡线筋与边槽骨架结构之间设置有有线包。
优选的，包括翻边骨架结构、内槽骨架结构、线包、挡线筋和配重块，其中：两个所述翻边骨架结构分别通过配合轴孔安装在内槽骨架结构的两端；
所述翻边骨架结构的底座上套装有挡线筋，所述挡线筋采用非金属材料制成，挡线筋与内槽骨架结构之间设置有线包，翻边骨架结构的底座上设置有台阶孔；
所述内槽骨架结构的外壁上设置有第一内环槽、第二内环槽、第三内环槽和第四内环槽，所述第一内环槽和第四内环槽内安装有配重块，配重块采用金属材料制成，所述第二内环槽和第三内环槽内安装有线包。
优选的，包括翻边骨架结构、内槽骨架结构、线包、挡线筋和配重块，其中：两个所述翻边骨架结构分别通过配合轴孔安装在内槽骨架结构的两端；
所述翻边骨架结构的底座上套装有挡线筋，所述挡线筋采用非金属材料制成，挡线筋与内槽骨架结构之间设置有线包，翻边骨架结构的底座上设置有台阶孔；
所述内槽骨架结构的外壁上设置有第一内环槽，所述第一内环槽内安装有配重块，配重块采用金属材料制成。
优选的，所述非金属材料制成包括聚碳酸酯、聚枫或增强尼龙材料。
优选的，所述金属材料包括铝、铝合金或电镀塑料。
本发明的一种新型动圈检波器复合线架具有以下有益效果：
该复合线圈包括两端的边骨架和中部的内骨架，两个边骨架基于轴孔配合、分别同轴安装在内骨架的两端，该方案采用了非金属材料与金属材料件的复合结构，从结构上改变了传统动圈检波器全金属材料线圈线架结构，通过合理设计金属材料和非金属材料之间的组合比例，达到调节阻尼系数的技术目的。与现有技术相比，本发明不仅保留现有全金属架的优点，而且多组线包设计能够显著提升其灵敏度，打破了动圈检波器实现高灵敏、小型化相矛盾的技术瓶颈。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的边槽骨结构示意图；
图3是本发明的翻边骨架第一结构示意图；
图4是本发明的翻边骨架第二结构示意图；
图5是本发明的凸台骨架结构示意图；
图6是本发明的内槽骨架结构的第一示意图；
图7是本发明的内槽骨架结构的第二示意图；
图8是本发明的第一实施例示意图；
图9是本发明的第二实施例示意图；
图10是本发明的第三实施例示意图。
其中，1-边骨架、101-边槽骨架结构、102-翻边骨架结构、1011-安装轴孔、1012-第一边环槽、1013-第二边环槽、1021-底座、1022-台阶孔、2-内骨架、201-凸台骨架结构、202-内槽骨架结构、2011-环形台、2021-配合轴孔、2022-第一内环槽、2023-第二内环槽、2024-第三内环槽、2025-第四内环槽、3-线包、4-挡线筋、5-配重块。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
以下将结合附图对本发明进行详细说明。
实施例一
如图1至图7所示，该新型动圈检波器复合线架包括两端的边骨架1和中部的内骨架2，两个边骨架1基于轴孔配合、分别同轴安装在内骨架2的两端，边骨架1的主体为圆柱壳体结构、且包括两种形式，具体为边槽骨架结构101或翻边骨架结构102。图1中，边槽骨架结构101采用非金属材料制成，边槽骨架结构101的内壁上设置有安装轴孔1011，边槽骨架结构101的外壁上设置有一个或多个边环槽；图2中，翻边骨架结构102采用金属材料制成，翻边骨架结构102的末端水平向外延伸形成底座1021。图3中，翻边骨架结构102的底座1021上设置有台阶孔1022，台阶孔1022用于安装检波器的下弹簧片。
图4至图6，内骨架2的主体为圆柱壳体结构、且包括两种形式，具体为凸台骨架结构201或内槽骨架结构202，其中：凸台骨架结构201采用金属材料制成，凸台骨架结构201的外壁上设置有环形台2011；内槽骨架结构202采用非金属材料制成，内槽骨架结构202的内壁上设置有配合轴孔2021，内槽骨架结构202的外壁上设置有一个或多个内环槽。
需要说明的是，边槽骨架结构101和凸台骨架结构201配合安装，边槽骨架结构101的安装轴孔1011能够与凸台骨架结构201的末端壳壁配合安装。翻边骨架结构102和翻边骨架结构102配合安装，翻边骨架结构102的配合轴孔2021能够与翻边骨架结构102的末端壳壁配合安装。
本实施例中，上述非金属材料制成包括聚碳酸酯、聚枫或增强尼龙材料，上述金属材料包括铝、铝合金或电镀塑料，其中，塑料电镀的目的是将塑料表面披覆上金属，不但增加美观，且补偿塑料的缺点，赋予金属的性质，充分发挥塑料及金属的特性于一体。
实施例二
如图8所示，该新型动圈检波器复合线架包括边槽骨架结构101、凸台骨架结构201、线包3、挡线筋4和配重块5，图中，两个边槽骨架结构101分别通过安装轴孔1011安装在凸台骨架结构201的两端，边槽骨架结构101的外壁上设置有第一边环槽1012和第二边环槽1013，第一边环槽1012内布置有线包3，第二边环槽1013内布置有配重块5，配重块5通常采用金属材料，例如金属丝；凸台骨架结构201的环形台2011上下两侧分别套装有挡线筋4，挡线筋4采用非金属材料制成，挡线筋4与边槽骨架结构101之间设置有有线包3。
本实施例中，线圈骨架的制作过程是：先将经过阳极氯化后的凸台骨架结构201与挡线筋安装在一起，挡线筋的内孔与凸台骨架结构201的外径进行轴孔配合。并分别安装在凸台骨架结构201的定位筋上、下两侧，为了增加相互之间的配合强度，可在其结合面上涂上合适的胶液，通常凸台骨架结构201所采用的材料为铝合金，挡线筋所选用的材料为：聚碳酸酯、聚枫、增强尼龙等。然后将上边槽骨架结构101、下边槽骨架结构101与凸台骨架结构201通过轴孔配合关系，分别安装在凸台骨架结构201的上、下两端，为了提高相互之间的配合强度，可在其配合面上涂上合适的胶液，通常上边槽骨架结构101、下边槽骨架结构101所采用的材料为：聚碳酸酯、聚枫、增强尼龙等。将安装组合后的线圈骨架进行固化处理，至此，线圈骨架制做完毕。再根据所需要的技术参数，分别绕制上线包、中线包，下线包，并根据频率的检测数据，调整上配重体，下配重体的重量即可。
实施例三
如图9所示，该新型动圈检波器复合线架包括翻边骨架结构102、内槽骨架结构202、线包3、挡线筋4和配重块5，图中，两个翻边骨架结构102分别通过配合轴孔2021安装在内槽骨架结构202的两端；翻边骨架结构102的底座1021上套装有挡线筋4，挡线筋4采用非金属材料制成，挡线筋4与内槽骨架结构202之间设置有线包3，翻边骨架结构102的底座1021上设置有台阶孔1022；内槽骨架结构202的外壁上设置有第一内环槽2022、第二内环槽2023、第三内环槽2024和第四内环槽2025，第一内环槽2022和第四内环槽2025内安装有配重块5，配重块5采用金属材料，第二内环槽2023和第三内环槽2024内安装有线包3。
本实施例中，线圈骨架、线包、配重体及挡线筋，其中上翻边骨架结构102、下翻边骨架结构102选用铝合金材料，经阳极氧化处理制作，挡线筋选用聚碳酸酯、聚枫、增强尼龙等材料制作，内槽骨架结构202选用聚碳酸酯、聚枫、增强尼龙等材料制作，内槽骨架结构202选用聚碳酸酯、聚枫、增强尼龙制作，其相互之间的安装关系为，先将上翻边骨架结构102、挡线筋及下翻边骨架结构102、挡线筋，利用轴孔配合关系分别安装到一起，并给结合面上涂上合适的胶液固接，再将组合后的上、下翻边骨架结构102，通过轴孔配合关系，分别安装于内槽骨架结构202的上、下两端，其它过程同上。 以上新型组合线圈，从结构上改变了传统动圈检波器全铝材料线圈线架结构，实现了通过调整金属和非金属所占比例，达到对阻尼系数调节的目的；同时保留了全铝架的优点，并且多组线包为保证高灵敏度打下了一个好的基础，从而打破了动圈检波器实现高灵敏、小型化相矛盾的瓶颈。
实施例四
如图10所示，该新型动圈检波器复合线架包括翻边骨架结构102、内槽骨架结构202、线包3、挡线筋4和配重块5，其中：两个翻边骨架结构102分别通过配合轴孔2021安装在内槽骨架结构202的两端；翻边骨架结构102的底座1021上套装有挡线筋4，挡线筋4采用非金属材料制成，挡线筋4与内槽骨架结构202之间设置有线包3，翻边骨架结构102的底座1021上设置有台阶孔1022；内槽骨架结构202的外壁上设置有第一内环槽2022，第一内环槽2022内安装有配重块5，配重块5采用金属丝缠绕制成。
本实施例中，上翻边骨架结构102、下翻边骨架结构102选用铝合金材料制作，经阳极氧化处理，与上挡线筋、下挡线筋通过轴孔配合关系安装在一起，并给配合表面涂上合适的胶液粘结起来，挡线筋通常选用的材料有：聚碳酸酯、聚枫、增强尼龙等，再把组合后的上翻边骨架结构102、下翻边骨架结构102与内槽骨架结构202通过轴孔配合关系安装在一起，并给配合表面涂上合适的胶液粘结起来，通常内槽骨架结构202所选用的材料有：聚碳酸酯、聚枫、增强尼龙等，最后经固化处理即可。线包的绕制，配重体的确定，可根据所设计的技术参数而定。
需要说明的是，上述实施例中的新型复合线架，也可以将经过阳极氧化处理之后的铝材料骨架放入专用注塑模具之中，通过注塑工艺一次成型制作。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
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