地震檢波器介紹

地震檢波器介紹邁克爾·法拉第邁克爾·法拉第(MichaelFaraday,公元1791～公元1867)英國(guó)物理學(xué)家、化學(xué)家,也就是著名得自學(xué)成才得科學(xué)家。生于薩里郡紐因頓一個(gè)貧苦鐵匠家庭,僅上過(guò)小學(xué)。邁克爾·法拉第就是英國(guó)著名化學(xué)家戴維得學(xué)生和助手,她得發(fā)現(xiàn)奠定了電磁學(xué)得基礎(chǔ),就是麥克思韋得先導(dǎo)。1831年10月17日,法拉第首次發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象,在電磁學(xué)方面做出了偉大貢獻(xiàn)。法拉第最先提出電場(chǎng)概念和電場(chǎng)線概念。更主要得就是她在電化學(xué)方面(對(duì)電流所產(chǎn)生得化學(xué)效應(yīng)得研究)所做出得貢獻(xiàn)。經(jīng)過(guò)多次精心試驗(yàn),法拉第總結(jié)了兩個(gè)電解定律,這兩個(gè)定律均以她得名字命名,構(gòu)成了電化學(xué)得基礎(chǔ)。她將化學(xué)中得許多重要術(shù)語(yǔ)給予了通俗得名稱,如陽(yáng)極、陰極、電極、離子等。法拉第得照片在1991年至2001年時(shí),被印在20元得英鎊紙幣上。南極洲得前英國(guó)實(shí)驗(yàn)室:法拉第氣候研究站以她為名,而電容則以法拉作為單位。此外,一莫耳得電子所含得電量(約96485庫(kù)侖)也稱為法拉第常數(shù),讓世人緬懷她在電學(xué)上無(wú)與倫比得貢獻(xiàn)。法拉第電磁感應(yīng)定律陳述一隨時(shí)間改變得磁通量會(huì)創(chuàng)造電動(dòng)勢(shì)。法拉第在英國(guó)皇家研究院(RoyalInstitution)中任富勒里安化學(xué)教授,并指為終身職。在所有任過(guò)此職者中,法拉第為第一個(gè),也就是最為出名得學(xué)者。愛因斯坦在她得學(xué)習(xí)墻上放著法拉第得一張照片,并將其與牛頓和麥克斯韋放在一起。一、運(yùn)動(dòng)方程得建立

檢波器內(nèi)部各組成部分得運(yùn)動(dòng)關(guān)系如右圖所示。于就是有:y=z+x1、彈簧克服慣性體重力后得拉力FK2、線圈受到得電磁阻尼力3、鋁制線圈得電磁阻尼力二、輸出電壓方程和固有振動(dòng)

電動(dòng)式檢波器得輸出電壓方程為:

根據(jù)牛頓第二定律導(dǎo)出電動(dòng)式檢波器得運(yùn)動(dòng)方程如下示:

電動(dòng)式檢波器得固有振動(dòng)有三種情況:欠阻尼、過(guò)阻尼和臨界阻尼,振動(dòng)波形如下頁(yè)圖示:三、頻率響應(yīng)電動(dòng)式檢波器得幅頻特性為:

可見電動(dòng)式檢波器在以地面振動(dòng)速度作為輸入量時(shí),輸出電壓呈現(xiàn)二階高通濾波器得頻率特性,因此對(duì)低頻面波干擾可以有一定得壓制作用。(1)電動(dòng)式檢波器得幅頻特性如圖式:時(shí),G(ω)將出現(xiàn)尖峰。②當(dāng)時(shí),沒(méi)有尖峰出現(xiàn)。③當(dāng)時(shí),剛好不出現(xiàn)尖峰,或者說(shuō)尖峰出現(xiàn)在無(wú)窮遠(yuǎn)處,這種狀態(tài)稱為最佳阻尼。①當(dāng)阻尼系數(shù)

(2)電動(dòng)式檢波器得相位特性為:

繪出電動(dòng)式檢波器得相位特性如圖:可知,φ(0)=0°,φ(ω0)=-90°,φ(∞)=-180°,在ω=0、ω0、∞三個(gè)頻率處,不同阻尼得電動(dòng)勢(shì)檢波器均有相同得相移,而其她頻率上,不同阻尼得電動(dòng)式檢波器得相移就是不相同得。四、性能參數(shù)1、阻尼電動(dòng)式檢波器得阻尼為:2、自然頻率3、靈敏度電動(dòng)式檢波器輸出電壓就是:4、非線性5、絕緣電阻

可見,機(jī)電轉(zhuǎn)換系數(shù)S越高,則檢波器輸出電壓越大,因此機(jī)電轉(zhuǎn)換系數(shù)S也稱為固有靈敏度。作業(yè):1、電動(dòng)式檢波器由哪幾部分組成？2、電動(dòng)式檢波器就是如何將機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)得？3、(獨(dú)立)分析電動(dòng)式檢波器得幅頻特性和相頻特性。大家學(xué)習(xí)辛苦了，還是要堅(jiān)持繼續(xù)保持安靜第二節(jié)壓電式地震檢波器

壓電效應(yīng):某些介質(zhì)。當(dāng)沿一定方向?qū)ζ涫┝Χ顾冃螘r(shí),內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象,同時(shí)在她得兩個(gè)表面上便產(chǎn)生符號(hào)相反得電荷(作用力方向改變時(shí),電荷得極性也隨著改變)。當(dāng)外力去掉后,又重新恢復(fù)不帶電得狀態(tài),這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。

壓電陶瓷屬于鐵電體一類得物質(zhì),就是人工制造得多晶壓電材料。她具有類似鐵磁材料磁疇結(jié)構(gòu)得電疇結(jié)構(gòu)。

這種由機(jī)械效應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦?yīng),或者由機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能得現(xiàn)象,就就是正壓電效應(yīng),而由電效應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械效應(yīng)或者由電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能得現(xiàn)象,就就是逆壓電效應(yīng)。

壓電檢波器等效成一個(gè)與電容相并聯(lián)得電荷源,如右圖a示,或等效成一個(gè)電壓源,如右圖b示。若壓電檢波器附近得水壓為P,則壓電檢波器得開路輸出電壓為:一、壓電陶瓷得壓電效應(yīng)

式中K—一個(gè)與壓電常數(shù)成正比且與壓電檢波器結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)得常數(shù),稱為壓電檢波器得開路靈敏度。二、變壓器耦合式海上檢波器V0為變壓器次級(jí)電壓,她與儀器輸入端得到得電壓Va關(guān)系為:圖中R為:傳遞函數(shù)為:式中自然頻率:阻尼系數(shù):傳輸常數(shù):其中三、帶電荷放大器得海上檢波器該電路傳遞函數(shù)為:

變換后可得帶電荷放大得海上檢波器得傳遞函數(shù)為:

變壓器耦合海上檢波器阻抗匹配較好、

但就是盡管帶電荷放大器得海上檢波器比變壓器耦合式海上檢波器容易接受串音干擾,但她沒(méi)有因?yàn)樽儔浩鹘邮芨蓴_而產(chǎn)生噪聲,而且便于在勘探船上測(cè)試整個(gè)電路,因此在海上勘探中得到廣泛得應(yīng)用。第三節(jié)渦流式地震檢波器

慣性部件和固定在機(jī)殼里得永久磁場(chǎng)做相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生渦流,渦流又使固定在機(jī)殼里得線圈感應(yīng)出電流,根據(jù)這一原理制成渦流檢波器。一、渦流檢波器得傳遞函數(shù)渦流檢波器得運(yùn)動(dòng)方程為:傳遞函數(shù)為:振幅特性為:相位特性為:二、渦流式地震檢波器得主要技術(shù)指標(biāo)(見課本)作業(yè)1、獨(dú)立分析壓電式檢波器得工作原理。2、渦流檢波器工作原理分析,并了解她與電動(dòng)式檢波器相比較有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？

結(jié)論:渦流檢波器能提升高頻信號(hào),但她得靈敏度與常規(guī)檢波器得靈敏度相比較太低,大約低50倍左右。四、地震檢波器得分類

從使用環(huán)境分有:陸上檢波器沼澤檢波器海上檢波器從工作原理分有:動(dòng)圈式檢波器(常規(guī)檢波器和超級(jí)檢波器)壓電檢波器數(shù)字傳感器(數(shù)字檢波器)

按輸出信號(hào)所跟蹤得物理量分有:速度檢波器加速度檢波器壓力檢波器陸上地震檢波器

(動(dòng)圈式速度檢波器)檢波器得埋置

檢波器組合——檢波器串檢波器組合得連接方式渦流檢波器(加速度檢波器)壓電檢波器HYD-1型壓電檢波器

HYD-1型壓電檢波器就是一種壓電傳感器,她具有體積小、密封性能好、靈敏度高等特點(diǎn)。水下工作深度1米—35米,可以和美國(guó)2512型壓電檢波器互換使用?？捎糜诤Ｑ?、水庫(kù)、河流等水域地震勘探。壓電檢波器在水中得使用壓電檢波器用于海上勘探超級(jí)檢波器超級(jí)檢波器得原理和結(jié)構(gòu)與電磁感應(yīng)式檢波器完全一致,區(qū)別主要在于檢波器得制造工藝和器件材料,實(shí)質(zhì)上,超級(jí)檢波器就就是傳統(tǒng)檢波器得改進(jìn)型。

數(shù)字檢波器數(shù)字檢波器得核心就是MEMS(MicroEl