CN201562053U - 一种全金属封装的压电地震检波器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种全金属封装的压电地震检波器，主要包括矩形薄板电元件、镂空振动梁、金属外壳、金属端盖和小型玻璃绝缘子，矩形薄板电元件固定在镂空振动梁的工作面上，矩形薄板电元件及镂空振动梁设于金属外壳内，镂空振动梁上焊接固定有金属端盖，金属端盖上焊接有小型玻璃绝缘子，小型玻璃绝缘子分别与矩形薄板电元件的正负电极相连，小型玻璃绝缘子的引出端连接有PVC引出导线，PVC引出导线与小型玻璃绝缘子的连接处设有防渗漏层。本实用新型有益的效果是：本实用新型有效地提高检波器的绝缘强度，能够抗压、耐油和防腐蚀，延长检波器的使用寿命。有效降低外界电磁信号和流噪声对检波器的干扰，也可降低焊接过程热传导的影响。

Description

一种全金属封装的压电地震检波器

技术领域

本实用新型主要涉及海洋石油地震勘探领域，尤其是海洋声学传感器设备领域，主要是一种全金属封装的压电型地震波检波器。

背景技术

随着地震勘探技术由二维向三维高分辨率方向发展，地震资料的采集方式也由模拟化向数字化转换。压电地震检波器是系统采集地层反射声信号的核心部件，是接收海底地震波回波的声学传感器。当压电地震检波器中的敏感元件感应到来自海底地震波回波信号时，能将这种回波声信号转化为电信号输出，经过分析和处理就能够得到详细准确的地震勘探数据资料。地震检波器有很多种形式，低频地震波信号的采集通常采用压电型的检波器。在国外，法国SERCEL公司开发的数字化高分辨率地震勘探系统，在全球海洋石油勘探领域占有主导地位，其数字拖缆内部就是安装了美国BENTHOS公司的压电型地震检波器。

在国内，由于受到矩形薄板压电元件的材料配方和制作工艺的制约，以及金属封装工艺过程中，产生的热量会对矩形薄板压电元件产生重大影响，以前研制的压电地震检波器通常是采用聚氨酯灌注方法进行封装。聚氨酯橡胶透声层与压电元件表面直接接触，由于聚氨酯材料本身具有吸水性，存在慢渗透，灌注成型后的压电检波器，其绝缘强度很快因受潮而降低，增加了检波器的漏电干扰，缩短了检波器的使用寿命。同时，由于灌注的聚氨酯材料随温度、压力和时间的变化，存在不稳定性，其密度、声速和透声性等声学性能也会发生改变，从而影响了检波器的声学性能，所以灌注型的检波器稳定性差。此外，金属材料的特性阻抗(ρc)、杨氏模量和线性膨胀系数等也会对检波器的声学性能造成很大的影响，加热焊接过程中的热传导也会使敏感元件出现退极化现象，严重制约了压电检波器性能的提高。

发明内容

本实用新型要解决上述现有技术的缺点，提供一种性能优良稳定、使用寿命长的全金属封装的压电型地震波检波器。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案：这种全金属封装的压电地震检波器，主要包括矩形薄板电元件、镂空振动梁、金属外壳、金属端盖和小型玻璃绝缘子，矩形薄板电元件固定在镂空振动梁的工作面上，矩形薄板电元件及镂空振动梁设于金属外壳内，镂空振动梁的一端伸出金属外壳，镂空振动梁上焊接固定有金属端盖，金属端盖上焊接有小型玻璃绝缘子，小型玻璃绝缘子分别与矩形薄板电元件的正负电极相连，小型玻璃绝缘子的引出端连接有PVC引出导线，PVC引出导线与小型玻璃绝缘子的连接处设有防渗漏层。

所述矩形薄板电元件与镂空振动梁之间通过粘结剂固定。

所述防渗漏层为聚醚型的聚氨酯橡胶。

所述矩形薄板电元件的正电极面经顶端翻边圆滑过渡到负电极面，形成正、负电极共面的“花片”，花片中间留有绝缘区，电极面光洁平整。

所述镂空振动梁是由金属铜合金精密制成的长方体，中心镂空贯通，镂空后的内部凹面为低频声波的接收面，四周边缘厚度均匀且平整，表面有助焊和防腐涂层。

所述金属端盖的表面设有助焊和防腐涂层。

所述小型玻璃绝缘子由中间导线柱和围壳体组成，中间导线柱位于围壳体中央，表面镀有金或镍。

本实用新型有益的效果是：本实用新型的两片矩形薄板压电元件与镂空振动梁粘接牢固形成两片并联的双叠片组合，在声学结构上，镂空振动梁是矩形薄板压电元件的背衬，振动模式为双叠片的弯曲振动，边界条件为边缘刚性简支，背面为空气腔无填充，对称布局，结构紧凑、体积小巧；矩形薄板压电元件的正电极面经顶端翻边圆滑过渡到负电极面，形成正、负电极共面的“花片”，便于检波器电极连接形成并联关系。电信号的输出通过小型玻璃绝缘子转接，阻断了潮湿空气的侵入路径，有效地提高检波器的绝缘强度，同时也提高了耐压能力；检波器整体结构的连接缝隙处，均使用全金属低温焊接密封，能够抗压、耐油和防腐蚀，延长检波器的使用寿命。同时能有效的降低空间电磁干扰信号对检波器的影响，降低检波器的自噪声。环氧树脂粘结剂选择高绝缘强度和高稳定性，按特定的比例混合填充氧化铝微粉，目的是既有牢固和稳定的粘接效果，又能阻断敏感元件与金属外壳的电接触，有效降低外界电磁信号和流噪声对检波器的干扰，也可降低焊接过程热传导的影响。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

附图标记说明：矩形薄板电元件1，镂空振动梁2，金属外壳3，金属端盖4，小型玻璃绝缘子5，防渗漏层6，PVC引出导线7，粘结剂8。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

如图所示，这种全金属封装的压电地震检波器，主要包括矩形薄板电元件1、镂空振动梁2、金属外壳3、金属端盖4和小型玻璃绝缘子5，矩形薄板电元件1通过粘结剂8固定在镂空振动梁2的工作面上，形成两个双叠片并联组件，粘结剂8为环氧树脂粘结剂，按照环氧树脂、固化剂、填充剂1∶1∶0.6的重量比例混合均匀制成，既有牢固的粘接效果又能阻断双叠片之间的电连通，以降低外界电磁信号对检波器的干扰。粘接剂8特殊的配方效果，也可降低焊接过程的热传导。矩形薄板电元件1及镂空振动梁2设于金属外壳3内，镂空振动梁2的一端伸出金属外壳3，金属外壳3用于支撑两个双叠片并联振动组件，同时具有抗压和密封效果，金属外壳3与镂空振动梁2的连接缝隙处需要焊接密封，镂空振动梁2上焊接固定有金属端盖4，金属端盖4的作用是支撑两个双叠片并联振动组件的另一端，同时也作为引出线的转接平台，金属端盖4的表面设有助焊和防腐涂层，金属端盖4上焊接有小型玻璃绝缘子5，小型玻璃绝缘子5由中间导线柱和围壳体组成，中间导线柱位于围壳体中央，表面镀有金或镍。小型玻璃绝缘子5分别与矩形薄板电元件1的正负电极相连，电路上形成并联关系，小型玻璃绝缘子5的引出端连接有PVC引出导线7，PVC引出导线7与小型玻璃绝缘子5的连接处设有防渗漏层6，防渗漏层6对PVC引出导线7与小型玻璃绝缘子5的接头进行全包覆，起到防水渗透的作用，防渗漏层6为聚醚型的聚氨酯橡胶，渗水率低，耐油、耐酸碱，具有良好的稳定性，适合压电地震检波器能够长久工作。

矩形薄板电元件1由高灵敏度的PZT-5压电材料经高温烧结制成，厚度约为0.2毫米，矩形薄板电元件1的正电极面经顶端翻边圆滑过渡到负电极面，形成正、负电极共面的“花片”，花片中间留有绝缘区，电极面光洁平整，与锡焊料可焊性好。

镂空振动梁2是由金属铜合金精密制成的长方体，中心镂空贯通，镂空后的内部凹面为低频声波的接收面，四周边缘厚度均匀且平整，表面有助焊和防腐涂层。两片矩形薄板压电元件1用粘结剂8精确粘贴在镂空振动梁2的工作面，用细导线并联连接，组成两个双叠片并联振动组件。镂空振动梁2的厚度需要与矩形薄板压电元件1和粘结层进行匹配，才能取得最佳的振动转换效果。

首先是粘结剂的配制，不能产生气泡和分层，胶体流动性要好；两片矩形薄板压电元件1经打毛和去油处理后，精确、平整地粘接在镂空振动梁2的工作面指定位置，使用专用的夹具，施加合适的预应力，待粘结剂8固化后，形成两个双叠片，分别用细导线连接双叠片的正、负极，用聚酰胺绝缘胶带保护好细导线，这样就完成了双叠片振动组件的组装；两个小型玻璃绝缘子5安装固定在金属端盖4上，一端与双叠片振动组件的正、负极焊接连接，另一端用双色PVC引出线7分别焊接引出，作为检波器的引出电极，完成连线后，将振动组件和金属端盖4一同装入金属外壳3内固定，所有接逢处用低温金属钎焊技术密封牢固，形成抗压、耐腐、防渗效果。注意低温金属钎焊的温度要尽可能的降低，避免由于热传导引起的敏感元件退极化。最后用聚氨酯橡胶浇铸密封PVC导线焊接点，待固化和清洁后，防渗漏层这样就做好了，同时也完成了全金属封装的压电地震检波器制作全过程。

由两片高灵敏度的矩形薄板压电元件1与镂空振动梁2粘接，形成一个并联的双叠片振动组合，内嵌于圆柱形金属外壳3中央。镂空振动梁2与金属外壳3和金属端盖4之间刚性密封联接。其工作原理是利用矩形压电薄片1与镂空振动梁2组成的双叠片弯曲振动，简支边界条件，空气背衬，外形为金属密封的圆柱体，具有抗压和防腐作用。为提高检波器的防渗漏，耐腐蚀能力，信号引出线通过高温烧结的小型玻璃绝缘子5转接。由于采用了金属低温焊接和密封技术，使检波器内部的敏感元件与海水等液态媒介完全隔离，极大地提高了检波器的绝缘强度，有效地抑制漏电，降低了环境中的电磁干扰对检波器的影响，延长了检波器的使用寿命，并且声压灵敏度、加速度灵敏度、电容量等声学性能随压力、温度、时间的变化具有稳定性好等优点。可作为探测海底地震波反射信号的声学传感器，主要应用于海洋物探领域的拖曳线列阵数据采集系统，尤其适合作为数字声纳多线阵零浮力拖曳缆的声信号接收基元。

除上述实施例外，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种全金属封装的压电地震检波器，主要包括矩形薄板电元件(1)、镂空振动梁(2)、金属外壳(3)、金属端盖(4)和小型玻璃绝缘子(5)，其特征在于：矩形薄板电元件(1)固定在镂空振动梁(2)的工作面上，矩形薄板电元件(1)及镂空振动梁(2)设于金属外壳(3)内，镂空振动梁(2)的一端伸出金属外壳(3)，镂空振动梁(2)上焊接固定有金属端盖(4)，金属端盖(4)上焊接有小型玻璃绝缘子(5)，小型玻璃绝缘子(5)分别与矩形薄板电元件(1)的正负电极相连，小型玻璃绝缘子(5)的引出端连接有PVC引出导线(7)，PVC引出导线(7)与小型玻璃绝缘子(5)的连接处设有防渗漏层(6)。

2.根据权利要求1所述的全金属封装的压电地震检波器，其特征是：所述矩形薄板电元件(1)与镂空振动梁(2)之间通过粘结剂(8)固定。

3.根据权利要求2所述的全金属封装的压电地震检波器，其特征是：所述粘结剂(8)为环氧树脂粘结剂。

4.根据权利要求1所述的全金属封装的压电地震检波器，其特征是：所述防渗漏层(6)为聚醚型的聚氨酯橡胶。

5.根据权利要求1所述的全金属封装的压电地震检波器，其特征是：所述矩形薄板电元件(1)的正电极面经顶端翻边圆滑过渡到负电极面，形成正、负电极共面的花片，花片中间留有绝缘区，电极面光洁平整。

6.根据权利要求1所述的全金属封装的压电地震检波器，其特征是：所述镂空振动梁(2)是由金属铜合金精密制成的长方体，中心镂空贯通，镂空后的内部凹面为低频声波的接收面，四周边缘厚度均匀且平整，表面有助焊和防腐涂层。

7.根据权利要求1所述的全金属封装的压电地震检波器，其特征是：所述金属端盖(4)的表面设有助焊和防腐涂层。

8.根据权利要求1所述的全金属封装的压电地震检波器，其特征是：所述小型玻璃绝缘子(5)由中间导线柱和围壳体组成，中间导线柱位于围壳体中央，表面镀有金或镍。

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