CN115052691A - 嵌入式电极音叉 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于获得井下数据的传感器，其包括第一压电层(302)。该传感器还包括第二压电层(304)，该第二压电层具有在第二压电层(304)的表面(324)下方延伸深度(322)的沟槽(320)。该传感器还包括定位在沟槽(320)内的电极(314)。第一压电层(302)直接联接到第二压电层(304)。

Description

嵌入式电极音叉
相关申请的交叉引用
本申请要求2020年2月28日提交的标题为“EMBEDDED ELECTRODE TUNING FORK”的共同未决的美国专利申请序列号16/804,954的优先权和权益，该专利申请的全部公开内容全文以引用方式并入本文以用于所有目的。
背景技术
1.技术领域
本公开涉及一种形成用于在井下环境中使用的传感器的系统和方法。更具体地，本公开涉及用于生成直接粘结的音叉传感器的系统和方法。
2.相关技术说明
油气开采可以涉及井下测量操作，其中利用各种传感器来收集用于确定一个或多个井筒特性的数据。这些传感器暴露于恶劣的环境，该环境可以包括高压、高温、腐蚀性流体等。因此，用于数据收集的许多传感器可以是单次使用的或有限使用的。这是不期望的，因为可以利用持续时间较长的传感器改进某些操作，这也可以降低提供商和操作员的成本。
发明内容
申请人认识到本文的现有系统的限制，并且设想和开发根据本公开的系统和方法的实施方案，以通过利用直接粘结的嵌入式电极、井下传感器(诸如压电音叉传感器)来改进系统。
在一个实施方案中，用于获得井下数据的传感器包括顶部压电层。所述传感器还包括底部压电层，所述底部压电层具有在所述底部压电层的表面下方延伸一定深度的沟槽。传感器还包括定位在沟槽内的电极。顶部压电层直接联接到底部压电层。
在一个实施方案中，用于获得井下数据的设备包括第一压电层。所述设备还包括第二压电层，所述第二压电层具有在所述第二压电层的表面下方延伸一定深度的至少一个沟槽。所述设备还包括定位在所述至少一个沟槽内的电极。第一压电层直接联接到第二压电层。
在一个实施方案中，用于在井下环境中获得数据的系统包括形成井下工具的至少一部分的区段，井下工具可传送到井筒中。所述系统还包括被配置为评估粘度或流体密度中的至少一者的音叉。所述音叉包括顶层、直接联接到所述顶层的底层、定位在所述底层内的电极以及布置在所述底层的端部处的连接器。
在一个实施方案中，用于在井下环境中获得数据的系统包括形成井下工具的至少一部分的区段，井下工具可传送到井筒中。所述系统还包括被配置为评估粘度或流体密度中的至少一者的音叉。所述音叉包括第一层、直接联接到所述第一层的第二层、定位在所述第二层内的电极以及布置在所述第二层的端部处的连接器。
在一个实施方案中，用于形成数据收集部件的方法包括提供底层，所述底层具有两个尖齿并且由压电材料形成。所述方法还包括在所述底层中形成沟槽，所述沟槽在所述底层的表面下方延伸。所述方法还包括用电极填充所述沟槽的至少一部分。所述方法还包括将底层的表面制备为低于阈值的粗糙度。所述方法包括将具有两个尖齿并且由所述压电材料形成的顶层直接粘结到所述底层的至少一部分。
在一个实施方案中，用于形成数据收集部件的方法包括提供第二层，所述第二层由压电材料形成。所述方法还包括在所述第二层中形成至少一个沟槽，所述至少一个沟槽在所述第二层的表面下方延伸。所述方法还包括用电极填充至少一个沟槽的至少一部分。所述方法还包括将所述第二层的所述表面制备为低于阈值的粗糙度。所述方法包括将由所述压电材料形成的第一层直接粘结到所述第二层的至少一部分。
附图说明
通过阅读本技术的非限制性实施方案的以下详细描述以及查看附图，将更好地理解本技术，其中：
图1是根据本公开的实施方案的井筒系统的实施方案的侧剖视图；
图2A是现有技术音叉的透视图；
图2B是现有技术音叉的俯视图；
图2C是现有技术音叉的侧剖视图；
图3A是根据本公开的实施方案的音叉的实施方案的透视图；
图3B是根据本公开的实施方案的音叉的实施方案的俯视图；
图3C是根据本公开的实施方案的音叉的实施方案的侧剖视图；
图3D是根据本公开的实施方案的音叉的实施方案的侧剖视图；
图4A是根据本公开的实施方案的音叉的实施方案的俯视图；
图4B是根据本公开的实施方案的音叉的实施方案的侧剖视图；
图5A是根据本公开的实施方案的具有沟槽的音叉的实施方案的俯视图；
图5B是根据本公开的实施方案的具有沟槽的音叉的实施方案的侧剖视图；
图6A是根据本公开的实施方案的具有嵌入式电极的音叉的实施方案的俯视图；
图6B是根据本公开的实施方案的具有嵌入式电极的音叉的实施方案的侧剖视图；
图7A是根据本公开的实施方案的具有嵌入式电极的音叉的实施方案的俯视图；
图7B是根据本公开的实施方案的具有嵌入式电极的音叉的实施方案的侧剖视图；
图8A是根据本公开的实施方案的直接粘结并具有嵌入式电极的音叉的实施方案的俯视图；
图8B是根据本公开的实施方案的直接粘结并具有嵌入式电极的音叉的实施方案的侧剖视图；并且
图9是根据本公开的实施方案的用于形成音叉的方法的实施方案的流程图。
具体实施方式
当参考以下实施方案描述和附图进行考虑时，将进一步理解本公开的前述方面、特征和优点。在描述附图所示的本公开的实施方案时，为了清楚起见，将使用特定术语。然而，本公开不旨在限于所用的特定术语，并且应当理解，每个特定术语包括以相似方式运作以实现相似目的的等同物。另外，针对附图间的类似特征，参考标号可以重新使用，然而，此类使用并不旨在是限制性的，并且仅用于方便和说明性目的。
当介绍本公开的各种实施方案的元件时，冠词“一”、“一个”、“该”和“所述”旨在意味着存在一个或多个元件。术语“包括”、“包含”和“具有”旨在是包括性的并且意旨除所列要素外还可以有附加要素。工作参数和/或环境条件的任何示例并不排除所公开的实施方案的其它参数/条件。另外，应当理解，对本公开的“一个实施方案”、“实施方案”、“某些实施方案”或“其它实施方案”的引用不旨在被解释为排除也包含所引用的特征的附加实施方案的存在。此外，对关于取向或方向的术语诸如“上方”、“下方”、“上部”、“下部”、“侧面”、“前部”、“后部”或其它术语的引用是参考所示的实施方案进行的，并且不旨在限制或排除其它取向或方向。
本公开的实施方案涉及井下传感器部件，诸如音叉，其包括直接粘结的压电材料以及嵌入式电极。因此，音叉提供对利用粘结层的其它设计的改进，所述粘结层可以由不同材料(诸如二氧化硅)形成。在各种实施方案中，由相同材料形成的顶层和底层一体地粘结在一起。底层可以经历一个或多个过程以形成沟槽并且在底层内嵌入电极(例如，在底层的表面下方)。因此，顶层的后续粘结可以在顶层与底层之间执行。因此，可以减少流体通过不同粘结层进入电极的可能性。
用作流体密度和粘度传感器的当前嵌入式电极音叉可以由铌酸锂制成，但也可以使用其它压电材料，诸如具有极少的温度依赖性的磷酸镓，或锆钛酸铅(PZT)。这些嵌入式电极叉通常由使用粘结层(诸如二氧化硅)夹在两个压电层之间的电极形成。本公开的实施方案消除了上铌酸锂半部和下铌酸锂(或其它压电材料)半部之间的二氧化硅粘结层，因为二氧化硅在热水或热盐水中缓慢溶解，从而在水或盐水侵蚀围绕所有叉形夹层边缘的“灌浆”密封时允许内部电极短路。现有技术在压电晶片上使用升高的电极，所述升高的电极被二氧化硅的覆盖层覆盖到高于电极的高度，然后在将其粘结到其它压电晶片之前将其向下抛光回电极的高度。为了消除该二氧化硅层，此改进使用通过首先使用聚焦离子束铣削、干燥反应离子蚀刻或一些其它技术为电极刻蚀凹槽制备的内陷电极。接下来，实施方案包括用导电金属(诸如钛、铝或金)或用半导体材料(诸如氧化铟锡)来填充这些凹槽，以产生内陷电极而不是当前升高的电极。在没有升高的电极的情况下，不需要通过以下方式来产生升高的平坦表面：施加二氧化硅层并且然后将其向下抛光到电极的高度，并且然后使用该二氧化硅作为上铌酸锂晶片半部与下铌酸锂晶片半部之间的粘结层。相反，实施方案将铌酸锂直接粘结到铌酸锂以进行坚固的无浆密封。在井下温度下，铌酸锂在井下流体中是稳定的。
进一步的改进包括将上叉半部与下叉半部之间的内部电极路由出到叉的端部，通过围绕叉的高压密封。现有技术将这些电极路由到在叉的顶层的面中的激光钻孔下方的位置，用于随后与导电环氧树脂的导线连接，并且这些连接然后被非导电弹性密封剂(其在长期流体暴露之后降解)覆盖，以防止电气短路(因为叉的面暴露于井下流体)，并且这种弹性体足够柔软且柔性而不会抑制叉谐振。如本文所述，路由到叉的端部使得电气连接更容易，并且这些连接不再暴露于井下流体并且其改善高压密封，因为不需要使用弹性体密封在突出导线周围。相反，叉端部滑动到紧密贴合的安装套管中，并且通过弹性体的薄环或O形环样密封件密封，所述密封件具有暴露于井下流体的较少区域并且可由较硬、较小的柔性弹性体制成。
图1是包括布置在形成于形成物106中的井筒104内的井下工具102的井筒系统100的实施方案的示意性剖视图。井下工具102通过传送系统(诸如所示出的线缆110)从表面位置108降低。在各种实施方案中，电气线缆可将电信号和/或能量从表面位置108传输到井筒中，例如以为工具102提供操作功率和/或传输数据，诸如从布置在工具102上的传感器获得的数据。在各种实施方案中，工具102可用于执行井下测井操作，诸如成像工具、电阻率工具、核工具或可用于井下环境中的任何其他测井工具。应当理解，存在其中井下工具102用任何其它类型的传送装置部署的实施方案，传送装置包括连续管、管道、缆线和钢丝绳。也就是说，本公开的实施方案可以用于其它场景，诸如在钻井、生产测井等时的测量。
井筒系统100包括井筒104开口处示出的井口组件112，以提供对井筒104的压力控制并允许设备(诸如缆线110和工具102)进入井筒104。在该示例中，缆线110是从服务车114缠绕的线缆。井口组件112可以包括防喷器(BOP)116(例如，压力控制装置)。
在各种实施方案中，井下工具102包括多个区段118，所述多个区段可以表示用于从井下环境获得信息的不同装置或传感器。仅举例来说，一个区段118可以包括压电密度和粘度传感器，诸如音叉。音叉可以暴露于井筒流体，诸如热水、盐水、腐蚀性流体、烃等。因此，由于操作条件，可以使传感器的寿命最小化。如下文将描述的，与现有音叉相关联的一个问题是铁电或压电材料层之间的粘结层。该粘结层可以用于组合两个层以将电极嵌入叉内。例如通过盐水或热水侵入粘结层可能损坏内部电极或使其短路。本公开的实施方案涉及更适合井下环境的改进的传感器，诸如音叉。
图2A是现有技术音叉200的示意图，其可以使用传统方法制造，诸如使用粘结层并且在音叉200的层之间具有凸起的电极。所示的音叉200包括经由粘结层206联接在一起的顶层202(例如，第一层)和底层204(例如，第二层)。顶层202和底层204由压电材料(诸如铌酸锂)形成。然而，也可以考虑其它压电材料，诸如磷酸镓、PZT等。然而，粘结层可以由材料诸如二氧化硅形成。
音叉200还包括延伸至少穿过顶层202到底层204的暴露区域210的孔口208。暴露区域210可以包括电极212，所述电极定位在顶层202与底层204之间，例如在粘结层206内。在操作中，引线可以经由孔口208联接到电极212，以便于信息传输到井下工具，信息然后可以被传输到井上位置、存储在本地存储器上等。
在操作中，音叉200定位在井筒的环面内并且暴露于井筒流体，诸如烃、热水、盐水等。出于各种原因，这种暴露降低了传感器的使用寿命。首先，在顶层202和底层204与粘结层206之间的热膨胀系数不同。因此，可以在沿着音叉200的粘结位置处形成应力。这些应力可能导致流体进入，这可能导致故障。此外，当暴露于热水或盐水以及其他流体时二氧化硅可能降解，并且因此导致流体进入。此外，孔口208形成用于流体进入的附加路径并在音叉200中产生弱点。另外，结构问题也伴有制造问题。用于制备层202、204、布置电极212、添加粘结层206、加工孔口208等的步骤数量耗时长、成本高，并且在每个步骤处可能导致潜在误差。然而，本公开的实施方案通过以下方式来克服这些问题：去除粘结层，将电极嵌入顶层或底层中的一者内，并且将顶层直接粘结到底层，以及其它改进。
图2B和图2C提供了示出与现有技术音叉200相关联的问题的附加视图。例如，图2B是示出通过音叉200的尖齿214、216向孔口208延伸的电极212的俯视图。另外，图2C是音叉200的侧剖视图。如图所示，底层204包括布置在底层204的表面218上的电极212。因此，电极212在表面218上方凸起距离220。因此，添加附加材料以覆盖电极212，诸如粘结层206。所示的现有技术音叉200包括两个粘结层206A、206B，两者均由氧化物材料形成，但是应当理解，其它现有技术音叉200包括单个粘结层206。此后，顶层202经由粘结层206固定到底层204。如上所述，此粘结层206可以在井下环境中损坏或劣化，从而降低传感器的使用寿命。本文所描述的系统和方法通过消除粘结层以及其它改进来克服这个问题，以提供具有提高的使用寿命的音叉，以及其它益处。
图3A是音叉300(例如，叉、井下传感器部件等)的实施方案的透视图。所示的音叉300包括顶层302(例如，第一层)和底层304(例如，第二层)。如前所述，“顶部”和“底部”的叙述仅仅是出于关于所示实施方案的说明性目的，并且在各种实施方案中，顶层302可以布置在“底部”上，并且底层304可以布置在“顶部”上。如下文将描述的，顶层302可以直接粘结到底层304，从而消除中间粘结层，诸如现有技术音叉中存在的粘结层。因此，可以减少和/或消除与不同的热膨胀系数以及由于粘结材料降解引起的进入的相关联的问题。如上所述，顶层302和底层304由压电材料(诸如铌酸锂)形成。然而，也可以考虑其它压电材料，诸如磷酸镓、锆钛酸铅(PZT)等。
应当理解，包括直角的音叉300的外观仅出于说明性目的，并且在各种实施方案中，一个或多个端部或角部可以是圆形的或以其它方式平滑的。因此，可以基于预期操作条件来调整尖齿的长度、层的厚度等。
所示的音叉300包括从主体部分310延伸的尖齿306、308。主体部分310包括连接器312，所述连接器包括嵌入底层304内的暴露的电极314。因此，所示出的实施方案通过提供用于将音叉300联接到各种数据收集系统的连接器312来消除图2A中所示出的孔口208。例如，如上所述，连接器312可以开槽到配合系统中并且通过密封件等固定。在此实施方案中，连接器312由于顶层302与底层304之间的长度的差异而形成。例如，顶层302具有第一长度316，并且底层304具有第二长度318。第一长度316小于第二长度318，从而提供连接器312。
图3B是音叉300的俯视图，其中布置在底层304内的电极314(例如，嵌入在底层304内)被示出为具有隐藏线。所示实施方案包括沿着尖齿306、308延伸并终止于连接器312处的电极314，其中数据收集系统可以联接到音叉300。此外，如图所示，连接器312是可见的并且不被顶层302覆盖，因为第一长度316小于第二长度318。应当理解，电极314的外观(例如，矩形)仅出于说明性目的，并且电极314可以具有各种不同的形状。
图3C是示出顶层302与底层304之间的直接粘结以及嵌入式电极314的音叉300的侧剖视图。在所示实施方案中，底层304包括接收电极314的沟槽320。如图所示，沟槽320可以例如经由一个或多个切割过程加工到底层304中，并且具有深度322。深度322在底层304的表面324下方延伸。可以利用各种方法来形成沟槽320，诸如由Vijay Sivan等人在《应用物理快报》91,231921(2007)(Applied Physics Letters 91,231921(2007))中的“Etchingof lithium niobate using standard Ti diffusion technique”(其据此以全文引用的方式并入)中描述的那些沟槽。
图3D是音叉300的实施方案的侧剖视图，其中移除间隙328并且电极314基本上填充沟槽320。电极314可以沉积在沟槽320内并且具有高度326，从而在顶层302与底层304之间提供间隙328。应当理解，间隙328仅出于说明性目的，并且在各种实施方案中，可能不存在间隙328，并且顶层302可以与电极314直接接触。间隙328延伸高度330，所述高度可以是大约20纳米。
在所示实施方案中，顶层302与底层304之间的界面332由实线示出。应当理解，此实线不是附加的或添加的材料，诸如上述粘结层，而是仅表示顶层302与底层304之间的直接粘结连接。例如，铌酸锂与铌酸锂的直接粘结可以使用多种方法来实现，诸如在由Michaeli等人在《应用物理B》77,497-503(2003)(Applied Physics B 77,497-503(2003))(引用Y.Tomita、M.Sugimoto、K.Eda，《应用物理快报》66,1484(1995)(Applied PhysicsLetters 66,1484(1995)))中的“Optimization of quasi-phase-matched non-linearfrequency conversion for diffusion bonding applications”(其全部公开内容据此以全文引用的方式并入)中描述的那些方法。因此，本公开的实施方案通过消除粘结层来消除现有技术音叉的问题，所述粘结层可以在操作期间分解或以其它方式降解，从而提高音叉300的可操作性。此外，本实施方案的配置可以减少用于形成音叉的制造步骤的数量，从而潜在地降低制造成本。
图4A至图8B示出了可以用于形成音叉300的制造过程。应当理解，某些步骤可以以与本文所示的顺序不同的替代顺序执行，并且在各种实施方案中，也可以包括更多或更少的步骤。此外，应当理解，虽然图4A、图5A、图6A、图7A和图8A可以示出在制造步骤之前被切成叉形的叉300，但是这种布置仅出于说明性目的。例如，本公开的实施方案可以形成在晶片上，然后被切成叉形。图4A和图4B示出了音叉的起始步骤400。图4A提供底层304的俯视图，而图4B提供底层304的侧剖视图。如图所示，底层304已被成形为包括尖齿306、308和主体部分310，然而，如上所述，这是出于说明性目的，并且叉300的成形可以在稍后例如从晶片完成。在各种实施方案中，表面324已经被加工或制备成特别选择的粗糙度。所示的底层304准备用于沟槽刻蚀。
图5A和图5B示出了音叉的沟槽刻蚀步骤500。图5A提供底层304的俯视图，而图5B提供底层304的侧剖视图。如图所示，沟槽320形成于底层304中，使得沟槽320在顶表面324下方延伸深度322。深度322可以基于预期操作条件、制造限制等进行特别选择。
图6A和图6B示出了音叉的填充步骤600。图6A提供底层304的俯视图，而图6B提供底层304的侧剖视图。如图所示，沟槽320至少部分地填充有电极314。应当理解，电极314可不填充整个沟槽320。例如，如图6B所示，电极高度326可小于沟槽深度322，其形成间隙328。然而，在其它实施方案中，沟槽深度322和电极高度326可以基本上相等。此外，电极314可不填充其它尺寸的电极314。也就是说，电极314可不填充沟槽320的宽度或长度。
图7A和图7B示出了抛光步骤700。例如，在各种实施方案中，可以通过对每个表面具有低粗糙度(诸如低于大约3埃的粗糙度)来促进将顶层302粘结到底层304。因此，可以利用抛光过程来减小表面324的表面粗糙度。此外，虽然图7A和图7B中未示出，但是顶表面302可以发生类似的抛光。
图8A和图8B示出了粘结步骤800。例如使用本文所述的一个或多个过程将顶层302粘结到底层304。所示电极314通过顶层302以隐藏线被示出。如图所示，由于顶层302与底层304之间的长度不同而存在连接器312。粘结可以是顶层302与底层304之间的直接粘结，其可以比使用中间材料的粘结(诸如现有技术音叉中使用的二氧化硅粘结层)更坚固且具有更低的可渗透性。此外，将相同的材料粘结在一起消除了使用具有不同热膨胀系数的材料的问题。因此，可以形成改进的音叉。
图9是用于形成井下传感器部件(诸如音叉)的方法900的实施方案的流程图。应当理解，针对该方法和本文所述的任何方法，除非另外具体说明，否则所述步骤可以以任何顺序或并行执行。该示例开始于制备压电材料的底层902。例如，底层可以具有一种或多种表面处理以制备用于后续操作的压电材料。此外，在各种实施方案中，底层的尺寸可被设定为使得底层厚度大约为总叉厚度(例如，底层和顶层粘结在一起)的一半。然而，应当理解，使底层大约为总叉厚度的一半仅是通过示例的方式。例如，底层可以大于厚度的一半或小于厚度的一半。可以在底层中形成沟槽904。例如，可以将沟槽切割到底层的表面下方的一定深度。在各种实施方案中，沟槽可沿底表面延伸一定距离。
电极沉积在沟槽内906。例如，电极可以放置在沟槽内。在某些实施方案中，电极的高度小于沟槽的深度，以在沟槽内电极的顶部与底层的表面之间形成间隙。然而，在其它实施方案中，电极可以延伸到表面。可以执行一个或多个表面处理，诸如抛光908。在各种实施方案中，对于后续粘结操作，可能期望低表面粗糙度，其中底层粘结到顶层910。在各种实施方案中，粘结操作是顶层与底层之间的直接粘结操作，其中顶层和底层两者均为相同的压电材料。以此方式，电极可以嵌入在压电材料内而不需要利用不同材料以将顶层和底层粘结在一起。之后，可以将粘结的晶片(例如，底层粘结到顶层)切成单独的叉。
还可根据以下条款来看实施方案：
1.一种用于获得井下数据的设备，所述设备包括：
第一压电层；
第二压电层，所述第二压电层具有在所述第二压电层的表面下方延伸一定深度的至少一个沟槽；和
电极，所述电极定位在所述至少一个沟槽内；
其中所述第一压电层直接联接到所述第二压电层。
2.根据条款1所述的设备，所述设备还包括：
所述电极与所述第一压电层之间的间隙。
3.根据条款1所述的设备，所述设备还包括：
所述第二压电层的端部处的连接器，所述连接器由所述第二压电层的暴露部分形成，其中所述第一压电层的第一长度小于所述第二压电层的第二长度。
4.根据条款3所述的设备，其中所述电极暴露在所述连接器处。
5.根据条款1所述的设备，其中所述沟槽深度大于电极高度。
6.根据条款1所述的设备，其中所述沟槽深度基本上等于电极高度。
7.根据条款1所述的设备，其中形成所述第一压电层和所述第二压电层的压电材料是相同的，所述相应压电材料是铌酸锂、磷酸镓或锆钛酸铅(PZT)中的至少一者。
8.根据条款1所述的设备，其中所述第一压电层与所述第二压电层之间的所述直接联接不存在中间粘结层。
9.一种用于在井下环境中获得数据的系统，所述系统包括：
形成井下工具的至少一部分的区段，所述井下工具可传送到井筒中；
被配置为评估粘度或流体密度中的至少一者的音叉，所述音叉包括：
第一层；
第二层，所述第二层直接联接到所述第一层；
电极，所述电极定位在所述第二层内；和
连接器，所述连接器布置在所述第二层的端部处。
10.根据条款9所述的系统，其中所述连接器包括未由所述第一层覆盖的暴露区域，所述暴露区域提供对所述电极的访问。
11.根据条款9所述的系统，其中所述第一层和所述第二层两者均由压电材料形成。
12.根据条款9所述的系统，所述系统还包括：
所述电极与所述第一层之间形成的间隙。
13.根据条款9所述的系统，其中所述电极定位在形成于所述第二层中的至少一个沟槽内。
14.根据条款13所述的系统，其中电极高度是小于沟槽深度或等于沟槽深度中的一者。
15.根据条款9所述的系统，所述系统还包括：
固定到所述连接器的数据收集系统，所述数据收集系统通过所述连接器电联接到所述电极。
16.一种用于形成数据收集部件的方法，所述方法包括：
提供第二层，所述第二层由压电材料形成；
在所述第二层中形成至少一个沟槽，所述至少一个沟槽在所述第二层的表面下方延伸；
用电极填充所述至少一个沟槽的至少一部分；
将所述第二层的所述表面制备为低于阈值的粗糙度；以及
将由所述压电材料形成的第一层直接粘结到所述第二层的至少一部分。
17.根据条款16所述的方法，其中在不存在中间粘结层的情况下，执行将所述第一层直接粘结到所述第二层的至少所述部分。
18.根据条款16所述的方法，其中第一层长度小于第二层长度，所述方法还包括：
在所述第二层的暴露区域处形成连接器，所述暴露区域未被所述第一层覆盖。
19.根据条款16所述的方法，其中所述压电材料是铌酸锂、磷酸镓或锆钛酸铅(PZT)中的至少一者。
20.根据条款16所述的方法，所述方法还包括：
在所述电极与所述第一层之间形成间隙。
所公开的实施方案的上述公开内容和描述对本公开的各种实施方案而言是示例性和说明性的。在不脱离本公开的实质精神的情况下，可在所附权利要求的范围内对所示实施方案的细节作出各种改变。本公开的实施方案应当仅受以下权利要求书及其法律等同物的限制。

Claims (13)

1.一种用于获得井下数据的设备，所述设备包括：
第一压电层(302)；
第二压电层(304)，所述第二压电层具有在所述第二压电层(304)的表面(324)下方延伸深度(322)的至少一个沟槽(320)；和
电极(314)，所述电极定位在所述至少一个沟槽(320)内；
其中所述第一压电层(302)直接联接到所述第二压电层(304)。
2.根据权利要求1所述的设备，所述设备还包括：
所述电极(314)与所述第一压电层(302)之间的间隙(328)。
3.根据权利要求1所述的设备，所述设备还包括：
所述第二压电层(304)的端部处的连接器(312)，所述连接器(312)由所述第二压电层(304)的暴露部分形成，其中所述第一压电层(302)的第一长度(316)小于所述第二压电层(304)的第二长度(318)。
4.根据权利要求3所述的设备，其中所述电极(314)暴露在所述连接器(312)处。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述沟槽深度(322)大于电极高度(326)。
6.根据权利要求1所述的设备，其中所述沟槽深度(322)基本上等于电极高度(326)。
7.根据权利要求1所述的设备，其中形成所述第一压电层(302)和所述第二压电层(304)的压电材料是相同的，所述相应压电材料是铌酸锂、磷酸镓或锆钛酸铅(PZT)中的至少一者。
8.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一压电层(302)与所述第二压电层(304)之间的所述直接联接不存在中间粘结层。
9.一种用于形成数据收集部件的方法，所述方法包括：
提供第二层(304)，所述第二层(304)由压电材料形成；
在所述第二层(304)中形成至少一个沟槽(320)，所述至少一个沟槽在所述第二层(304)的表面(324)下方延伸；
用电极(314)填充所述至少一个沟槽(320)的至少一部分；
将所述第二层(304)的所述表面(324)制备为低于阈值的粗糙度；以及
将由所述压电材料形成的第一层(302)直接粘结到所述第二层(304)的至少一部分。
10.根据权利要求9所述的方法，其中在不存在中间粘结层的情况下，执行将所述第一层(302)直接粘结到所述第二层(304)的至少所述部分。
11.根据权利要求9所述的方法，其中第一层长度(316)小于第二层长度(318)，所述方法还包括：
在所述第二层(304)的暴露区域处形成连接器(312)，所述暴露区域未被所述第一层(302)覆盖。
12.根据权利要求9所述的方法，其中所述压电材料是铌酸锂、磷酸镓或锆钛酸铅(PZT)中的至少一者。
13.根据权利要求9所述的方法，所述方法还包括：
在所述电极(314)与所述第一层(302)之间形成间隙(328)。
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