CN107167838A - 一种陆地震动源目标定位用压电型传感器 - Google Patents

Abstract

本发明具体涉及一种陆地震动源目标定位用压电型传感器，用以克服现有技术中易受外部环境影响、安全性差、时效性差、可靠性低的缺陷。包括外筒体，外筒体两端分别设置有上端盖和下端盖，下端盖上设置有尾椎，上端盖上设置有防水插头，外筒体内部设置有电荷放大器、电源、惯性体质量块、两个压电陶瓷环、压电陶瓷环支架和压电机芯底座，压电机芯底座与下端盖内壁固定，两个压电陶瓷环相邻设置在压电陶瓷环支架上，两个压电陶瓷环的外周固定，中心可沿轴向产生形变位移，两个压电陶瓷环一侧与压电机芯底座固定，另一侧与惯性体质量块固定，两个压电陶瓷环分别与电荷放大器电连接，电荷放大器与防水插头电连接，电源与电荷放大器电连接。

Description

一种陆地震动源目标定位用压电型传感器

技术领域

本发明涉及一种振动传感器，具体涉及一种陆地震动源目标定位用压电型传感器。

背景技术

地震波探测技术通常是利用人工制造的地震波来研究地下岩石性质并寻找石油和天然气，其具体过程为：首先，人为制造震源激发出地震波，然后利用事先布置好的震动传感器阵列将地震波转换成电信号，最后利用地震仪接收和存储采集到的数据形成野外地震记录。根据地震记录上出现的同相轴，经过一系列的校正处理后就能直观的反映地下界面形态，从而判断是否具备生油、储油条件，为后期的钻井采油提供参考。除了用于勘探外，也可用于军事领域。如部队在进行打靶训练时，由于试验靶场场地面积较大，特别是在连续打靶时，通过人工的方法很难判断连续靶点的数量、位置。另外，当弹药没有爆炸出现哑弹，或炸点飞出靶场外时，在靶场上寻找哑弹非常耗时又具有危险性。为了解决上述问题，可利用地震波探测技术对震源进行定位。

实际工程应用中，由于传感器距离震源位置较远，震动信号会比较弱，因此，基于地震波原理，采用高灵敏度低噪声的震动传感器，再通过合理的阵列设计，对接收到的震源地震波进行实时采集、传输、数据处理，能对震源点进行实时准确测量、定位是解决问题的关键。理想的震动传感器既对高频弱信号有很好的采集能力，又能兼顾低频信号，且具有足够的带宽。现有技术中采用的动圈传感器的接收频带主要由弹簧片的刚性和假频决定，要想扩展检波器低频特性，弹簧片刚性需小，但这样又使得其阻尼特性变差，带来可靠性降低等问题，因此，动圈传感器的频率下限受到限制，低频信号接收能力差。此外，目前用的震源定位测量方法，主要是激光测距、人工实际测量等，受到许多条件的制约，比如：激光测距容易受到气候条件影响，雨天和雾天会导致测量产生较大误差。而人工实际测量不够安全、实效性也差。

发明内容

本发明的目的是提供一种陆地震动源目标定位用压电型传感器，用以克服现有技术中易受外部环境影响、安全性差、时效性差、可靠性低的缺陷。

本发明所采用的技术方案是：

一种陆地震动源目标定位用压电型传感器，其特殊之处在于：包括外筒体，所述外筒体两端分别设置有上端盖和下端盖，所述下端盖上设置有尾椎，上端盖上设置有防水插头，外筒体内部设置有电荷放大器、电源、惯性体质量块、两个压电陶瓷环、压电陶瓷环支架和压电机芯底座，所述压电机芯底座与下端盖内壁固定，所述两个压电陶瓷环相邻设置在压电陶瓷环支架上，两个压电陶瓷环的外周固定，中心可沿轴向产生形变位移，所述两个压电陶瓷环一侧与压电机芯底座固定，另一侧与所述惯性体质量块固定，所述两个压电陶瓷环分别与电荷放大器电连接，电荷放大器与所述防水插头电连接，所述电源与电荷放大器电连接。

进一步地，所述电源包括两个串联的子电源。

进一步地，所述电源通过水银开关与电荷放大器连接，所述外筒体水平放置时，水银开关断开，外筒体垂直放置时，水银开关导通。

进一步地，所述电源为锂电池。

进一步地，所述外筒体内还设置有电池仓，所述锂电池设置在电池仓内。

本发明的有益效果是：

1、本发明利用压电效应，选用合适的压电陶瓷材料和惯性体质量块相配合，既对高频弱信号有很好的采集能力，又能兼顾低频信号，且具有足够的带宽，大大提高了可靠性。

2、本发明的电荷放大器采用双电源供电方式，使得放大后的输出信号中不存在直流分量，以差分方式直接输出，不但抗干扰能力增强，也能完整的保留传感器机芯的低频成分。

3、传感器采用锂电池供电，设计专门的电池仓结构，更换电池极为方便。同时，锂电池供电电路中串入了水银开关的设计，传感器正常工作时垂直放置，此时水银开关导通，电源接入电荷放大器。非工作状态时，只要将传感器水平放置，水银开关便会断开，极大的节省电量。

附图说明

图1是实施例压电型传感器的内部结构示意图；

图2是外筒体垂直放置时，水银开关导通状态的电荷放大器供电电路图；

图3是外筒体水平放置时，水银开关断开状态的电荷放大器供电电路图；

图中：1—防水插头，2—线缆密封加紧接头，3—上端盖，4—电池仓，5—锂电池，6—惯性体质量块，7—压电陶瓷环，8—压电机芯底座，9—下端盖，10—尾椎，11—水银开关，12—电荷放大器，13—外筒体，14—压电陶瓷环支架。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明加以详细说明。

本发明利用压电效应，即当沿一定方向对某些介质施力使其变形时，介质内部就产生极化现象，使其两个表面产生数量相等符号相反的电荷，即产生了电动势，配合惯性体质量块，将震动转换成了电信号。当外部振动迫使惯性体质量块位移时，通过质量块压迫压电陶瓷产生电荷信号，产生的电荷信号加上相应的电荷放大器后输出。

如图1所示，实施例提供一种陆地震动源目标定位用压电型传感器，包括外筒体13，外筒体13两端分别设置有上端盖3和下端盖9，下端盖9上设置有尾椎10，上端盖3上设置有通过线缆密封加紧接头2固定的防水插头1，外筒体13内部设置有电荷放大器12、电源、电池仓4、惯性体质量块6、两个压电陶瓷环7、压电陶瓷环支架14和压电机芯底座8，压电机芯底座8与下端盖9内壁固定，两个压电陶瓷环7相邻设置在压电陶瓷环支架14上，两个压电陶瓷环7的外周固定，中心可沿轴向产生形变位移，两个压电陶瓷环7一侧与压电机芯底座8固定，另一侧与惯性体质量块6固定，两个压电陶瓷环7分别与电荷放大器12电连接，电荷放大器12与防水插头1电连接，电源与电荷放大器12电连接，电源设置在电池仓4内。

如图2-图3所示，电源包括两个串联的锂电池5，电源通过水银开关11与电荷放大器12连接，外筒体13水平放置时，水银开关11断开，外筒体13垂直放置时，水银开关11导通。

Claims (5)

1.一种陆地震动源目标定位用压电型传感器，其特征在于：包括外筒体，所述外筒体两端分别设置有上端盖和下端盖，所述下端盖上设置有尾椎，上端盖上设置有防水插头，外筒体内部设置有电荷放大器、电源、惯性体质量块、两个压电陶瓷环、压电陶瓷环支架和压电机芯底座，所述压电机芯底座与下端盖内壁固定，所述两个压电陶瓷环相邻设置在压电陶瓷环支架上，两个压电陶瓷环的外周固定，中心可沿轴向产生形变位移，所述两个压电陶瓷环一侧与压电机芯底座固定，另一侧与所述惯性体质量块固定，所述两个压电陶瓷环分别与电荷放大器电连接，电荷放大器与所述防水插头电连接，所述电源与电荷放大器电连接。

2.根据权利要求1所述的一种陆地震动源目标定位用压电型传感器，其特征在于：所述电源包括两个串联的子电源。

3.根据权利要求1或2所述的一种陆地震动源目标定位用压电型传感器，其特征在于：所述电源通过水银开关与电荷放大器连接，所述外筒体水平放置时，水银开关断开，外筒体垂直放置时，水银开关导通。

4.根据权利要求3所述的一种陆地震动源目标定位用压电型传感器，其特征在于：所述电源为锂电池。

5.根据权利要求4所述的一种陆地震动源目标定位用压电型传感器，其特征在于：所述外筒体内还设置有电池仓，所述锂电池设置在电池仓内。