CN110133711A - 一种压电式加速度型检波器机芯 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压电式加速度型检波器机芯，包括基座、传感器安装架、压电传感器叠片组、质量块、锁紧筒、外壳、线路板和顶盖。传感器安装架垂直安装于基座上，由锁紧筒将质量块、压电传感器叠片组紧固在传感器安装架上；线路板安装于传感器安装架上部，通过导线连接顶盖上引线端子和压电传感器叠片组电极，以获取电源进行信号处理和输出信号；外壳将基座、传感器安装架和顶盖封闭成一个整体。该检波器机芯没有任何弹簧机构，具有结构简单、坚固耐用、灵敏度高、频率特性好、安装调试方便的特点，可以实现勘探领域所需的地震检波器技术指标，满足勘探施工需要。
Description
技术领域
本发明属于地震勘探领域，具体涉及一种压电式加速度型检波器机芯。
背景技术
检波器是地震勘探领域不可缺少的基础器件，直接影响地震波的测量与采集，目前业内使用的地震检波器主要以速度型动圈式机芯为主。传统的动圈式机芯由于自身结构的特点，低频截止频率难以做低，多在10Hz以上，同时假频较低，一直是物探领域的诟病。
业内已有的压电式检波器机芯结构多为以质量块、弹性铜片与压电陶瓷片组成的加速度型传感器，以质量块压迫弹性铜片带动压电陶瓷片弯曲形变产生电信号。由于质量块与弹性铜片组成了一个弹性体，其性能指标不仅取决质量块重量和压电陶瓷片性能，也受弹性铜片影响，其原始灵敏度、低频截止频率、共振频率指标和耐冲击性改善变得困难，往往改善其中的一个指标，另外的指标就会明显变差，因此这款压电式检波器虽诞生多年，却难以推广。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种没有任何弹簧机构的压电式加速度型检波器机芯。
本发明的技术方案是：一种压电式加速度型检波器机芯，由基座、传感器安装架、压电传感器叠片组、质量块、锁紧筒、外壳、顶盖、线路板组成，传感器安装架垂直安装在基座上，由锁紧筒将质量块、压电传感器叠片组紧固在传感器安装架上；线路板安装在传感器安装架上部，通过导线连接压电传感器叠片组电极和顶盖上引线端子；外壳将基座、传感器安装架和顶盖封闭成一个整体。
按上述方案，所述检波器机芯为固态结构，没有任何弹簧机构。
按上述方案，所述压电传感器叠片组由金属电极和压电陶瓷片依次叠加而成，有2组及以上，结构性能完全相同；信号引出方式分为1路和2路两种引出方式，分别采用1路线路板和2路差动式线路板进行信号调理。
按上述方案，所述传感器安装架和质量块径向均有2个及以上相互对应的安装面，用于安装压电传感器叠片组；质量块根据安装面数量从端面沿中心对称切开，形成分瓣式结构；质量块有效重量为质量块与锁紧筒重量和，由锁紧筒通过压紧力将质量块、压电传感器叠片组紧紧的压在传感器安装架上。
按上述方案，所述线路板通过导线连接压电传感器叠片组电极，获取传感器信号进行处理，并通过导线连接到顶盖上引线端子，以获取电源和输出信号。
按上述方案，所述顶盖是接线电路板，用于上盖密封，通过顶盖上引线端子连接外部电源、信号电缆和线路板。
与现有技术相比，本发明的检波器具有以下优点：
本发明提供的检波器机芯为固态结构，没有任何弹簧机构，具有结构简单、坚固耐用的特点。
本发明提供的检波器机芯将来自外部的纵向振动通过质量块以切变力形式作用在压电传感器叠片组上，各片压电陶瓷片产生的电荷通过电极并联成总电荷；来自横向的振动只能通过压力作用在压电陶瓷片上，这个力不仅与压电陶瓷片的敏感方向不一致，也远小于锁紧筒通过压紧力，故产生的信号极小。因此，不仅大大提高了纵向灵敏度，也改善了横向灵敏度指标，形成了高灵敏度、极低的低频截止频率和较高的共振频率理想的检波器机芯，其性能不仅超过了传统的动圈式检波器，也直追数字式检波器，并且拥有成本优势。
本发明提供的检波器机芯基础灵敏度取决于质量块有效重量和压电传感器叠片组中的压电陶瓷片的性能和数量，通过合理选择质量块有效重量和压电传感器叠片组中的压电陶瓷片的性能和数量，提高机芯灵敏度，实现勘探领域所需的地震检波器技术指标，从而满足对勘探施工需要。
附图说明
图1是本发明的压电式加速度型检波器机芯剖视结构示意图。
图2是本发明的压电传感器叠片组剖视结构示意图。
图3是本发明的压电式加速度型检波器机芯（2组）俯剖结构示意图。
图4是本发明的压电式加速度型检波器机芯（3组）俯剖结构示意图。
图5是本发明的压电式加速度型检波器机芯（4组）俯剖结构示意图。
图6是本发明的1路信号引出方式电路示意图。
图7是本发明的2路信号引出方式电路示意图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
参见图1，一种压电式加速度型检波器机芯，由基座1、传感器安装架2、压电传感器叠片组3、质量块4、锁紧筒5、外壳6、线路板7、顶盖8组成，传感器安装架2垂直安装在基座1上，由锁紧筒5将质量块4、压电传感器叠片组3紧固在传感器安装架2上；线路板7安装于传感器安装架2上部，通过导线连接压电传感器叠片组3电极和顶盖8上引线端子；外壳6将基座1、传感器安装架2和顶盖8封闭成一个整体。
该检波器机芯为固态结构，没有任何弹簧机构。
针对压电传感器叠片组3的数量不同，信号引出方式分为1路和2路两种引出方式，分别采用1路线路板7和2路差动式线路板7进行信号调理。
质量块4根据安装面数量从端面沿中心对称切开，形成分瓣式结构；质量块4有效重量为质量块4与锁紧筒5重量和，由锁紧筒5通过压紧力将质量块4、压电传感器叠片组3紧紧的压在传感器安装架上2。
线路板7通过导线连接压电传感器叠片组3电极，获取传感器信号进行处理；线路板7通过导线连接到顶盖8上引线端子，以获取电源和输出信号。顶盖8是接线电路板，用于上盖密封，通过顶盖8上的端子连接线路板7、外部电源和信号电缆。
参见图2，压电传感器叠片组3由金属电极3-1和压电陶瓷片3-2依次叠加而成。
参见图3，压电传感器叠片组3有2组，保证其结构性能完全相同；传感器安装架2和质量块4径向均有2个相互对应的安装面，用于安装压电传感器叠片组3。
参见图4，压电传感器叠片组3有3组，保证其结构性能完全相同；传感器安装架2和质量块4径向均有3个相互对应的安装面，用于安装压电传感器叠片组3。
参见图5，压电传感器叠片组3有4组，保证其结构性能完全相同；传感器安装架2和质量块4径向均有4个相互对应的安装面，用于安装压电传感器叠片组3。
参见图6，检波器机芯选用1路信号引出方式，所有压电传感器叠片组3并联，采用1路线路板7进行信号调理。
参见图7，检波器机芯选用2路信号引出方式，所有压电传感器叠片组3分为两组，每组压电传感器叠片组3并联，采用2路差动式线路板7进行信号调理。
过去由于受制于压电陶瓷片的性能及安装方式限制，其基础灵敏度较差，未能应用于微弱信号测量。本发明提供的检波器机芯采用多安装面传感器安装架2、压电传感器叠片组3、分瓣式质量块4和锁紧筒5设计，将来自外部的纵向振动通过质量块4以切变力形式作用在压电传感器叠片组3上，各片压电陶瓷片产生的电荷通过电极并联成总电荷，而来自横向的振动只能通过压力作用在压电陶瓷片上，这个力不仅与压电陶瓷片的敏感方向不一致，也远小于锁紧筒通过压紧力，故产生的信号极小。因此，不仅大大提高了纵向灵敏度，也改善了其横向灵敏度指标，形成了高灵敏度、极低的低频截止频率和较高的共振频率理想的检波器机芯，其性能不仅超过了传统的动圈式检波器，也直追数字式检波器，并且拥有成本优势。
通过合理选择质量块4有效重量和压电传感器叠片组3中的压电陶瓷片的性能和数量，提高机芯灵敏度。
本发明提供的检波器机芯具有结构简单、坚固耐用、灵敏度高、频率特性好、成本低的特点，可以实现勘探领域所需的地震检波器技术指标，从而满足对勘探施工需要。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进。例如压电传感器叠片组3有5组及以上，保证其结构性能完全相同；传感器安装架2和质量块4径向均有5个及以上相互对应的安装面，用于安装压电传感器叠片组3。这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护范围由权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种压电式加速度型检波器机芯，由基座、传感器安装架、压电传感器叠片组、质量块、锁紧筒、外壳、线路板、顶盖组成，其特征是：传感器安装架垂直安装在基座上，由锁紧筒将质量块、压电传感器叠片组紧固在传感器安装架上；线路板安装于传感器安装架上部，通过导线连接压电传感器叠片组电极和顶盖上引线端子；外壳将基座、传感器安装架和顶盖封闭成一个整体。
2.根据权利要求1所述的压电式加速度型检波器机芯，其特征是：传感器安装架和质量块径向均有2个及以上相互对应的安装面，用于安装压电传感器叠片组；质量块根据安装面数量从端面沿中心对称切开，形成分瓣式结构；质量块有效重量为质量块与锁紧筒重量和，由锁紧筒通过压紧力将质量块、压电传感器叠片组紧紧的压在传感器安装架上。
3.根据权利要求1所述的压电式加速度型检波器机芯，其特征是：压电传感器叠片组由金属电极和压电陶瓷片依次叠加而成，有2组及以上；信号引出方式分为1路和2路两种引出方式，分别采用1路线路板和2路差动式线路板进行信号调理。
4.根据权利要求1所述的压电式加速度型检波器机芯，其特征是：线路板通过导线连接压电传感器叠片组电极，获取传感器信号进行处理；线路板通过导线连接顶盖上引线端子，以获取电源和输出信号。
5.根据权利要求1所述的压电式加速度型检波器机芯，其特征是：顶盖是接线电路板，用于上盖密封，连接外部电源、信号电缆和线路板。
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