动圈式地震检波器性能优化研究

论文摘要

本文详细分析了动圈式地震检波器的结构、工作原理以及优缺点。根据检波器磁场的特点,建立模型进行仿真。通过计算得出了磁场均匀度对检波器输出信号失真度的影响。在保证检波器整体尺寸不变的条件下,对永磁体以及磁靴的主要尺寸进行了优化设计。根据Ansofe Maxwell软件的分析结果重新确定地震检波器永磁体和磁靴的尺寸,仿真结果表明,检波器的磁场强度和均匀度都有较大的改善。为了进一步增加均匀磁场的区域,对磁靴的表面形状进行了优化设计,采用等B极设计原理,并在此基础上作改进,重新确定磁靴表面形状,改善磁靴端部的磁场均匀度。经过优化设计后的磁靴能有效的改善磁场均匀度。此外,本文采用伪刚体法分析了检波器弹簧片的刚度,更精确的描述了检波器弹簧片的刚度,为后续研究提供理论依据。

论文目录

• 提要
• 第1章 绪论
• 1.1 选题的目的和意义
• 1.2 地震检波器的研究现状与发展趋势
• 1.2.1 地震检波器的发展现状
• 1.2.2 动圈式地震检波器的研究现状
• 1.2.3 地震检波器的发展前景
• 1.3 论文主要研究内容
• 第2章 动圈式地震检波器简介
• 2.1 动圈式地震检波器结构
• 2.2 动圈式地震检波器工作原理
• 2.2.1 动圈式地震检波器运动方程推导
• 2.2.2 幅频、相频特性分析
• 2.2.3 检波器性能参数研究
• 2.3 动圈式地震检波器的组合应用
• 2.4 动圈式地震检波器性能仿真
• 2.4.1 动圈式检波器的机械系统仿真分析
• 2.4.2 动圈式检波器电磁感应系统仿真分析
• 2.4.3 动圈式检波器的综合仿真分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 动圈式地震检波器电磁场的数值分析
• 3.1 计算电磁学概要
• 3.2 数学模型的建立
• 3.3 电磁场计算的有限元法
• 3.3.1 拉普拉斯方程的等价变分问题
• 3.3.2 场域的剖分
• 3.3.3 线性插值函数
• 3.3.4 有限元单元分析
• 3.3.5 有限元方程的导出
• 3.4 电磁场计算的有限差分法
• 3.4.1 拉普拉斯方程的差分格式
• 3.4.2 不同介质分界面上的离散方法
• 3.4.3 第一类边界条件处理
• 3.4.4 第二类和第三类边界条件处理
• 3.5 小结
• 第4章 动圈式地震检波器磁场优化
• 4.1 磁场均匀度对检波器性能的影响
• 4.2 基于MAXWELL 的检波器永磁体尺寸优化
• 4.2.1 参数化模型的建立
• 4.2.2 定义材料属性
• 4.2.3 网格划分
• 4.2.4 仿真结果分析
• 4.3 磁靴表面形状优化
• 4.3.1 等B 极原理设计
• 4.3.2 仿真结果与分析
• 4.3.3 改进设计
• 4.4 本章小结
• 第5章 检波器弹簧片的相关研究
• 5.1 弹簧刚度的非线性对输出信号的影响
• 5.2 弹簧片的非线性研究
• 5.2.1 理想状态的刚度研究
• 5.2.2 基于伪刚度模型的弹簧片刚度的研究
• 5.3 弹簧片刚度的仿真分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 摘要
• Abstract