SU1140074A1

SU1140074A1 - Piezoreceiver of pressure for seismic prospecting

Info

Publication number: SU1140074A1
Application number: SU823524182A
Authority: SU
Inventors: Александр Дмитриевич Павлов; Иван Михайлович Пантюхин; Сергей Геннадиевич Тактаров; Георгий Владимирович Шишанов; Борис Яковлевич Штивельман
Original assignee: Предприятие П/Я В-8941
Priority date: 1982-12-21
Filing date: 1982-12-21
Publication date: 1985-02-15

Abstract

ПЬЕЗОПРИЕМНИК ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ, содержащий корпус, два симметричных пьезопреобразовател , каждый из которых состоит из пьезоэлемента, закрепленного на металлической мембране, и токовыводы, один из которых соединен с мембранами , отличающийс тем, что ,с целью повьшени чувствительности и помехозащшценности, пьезоприемник давлени содержит две дополнительные металлические мембраны, упруго закрепленные по кра м в корпусе , а также механически и электрически соединенные с центрами пьезопреобразователей , при этом второй токовывод соединен с дополнительными мембранами.A piezoelectric receiver pressure for seismic exploration, comprising a housing, two symmetrical piezo transducers, each of which consists of a piezoelectric element mounted on a metal membrane, and current leads, one of which is connected to the membrane, characterized in that it is designed to protect the sensor and interference, and it is connected with membrane, which is different in that it has, in order to increase the sensitivity and interference, to connect the membrane with membrane, which is designed in order to increase the sensitivity and interference, and to connect the membrane to the membrane. additional metal membranes, elastically fixed along the edges in the housing, as well as mechanically and electrically connected to the centers of the piezo transducers, with the second the cold end is connected to additional membranes.

Description

S 6S 6

1one

Изобретение относитс к аппаратуре дл сейсмической разведки на акватори х , в частности к пьезоприемникам давлени .The invention relates to equipment for seismic exploration in waters, in particular, pressure piezo receivers.

Наиболее распространены пьезоприемники с чувствительным элементом изгибногр типа, имеющие повышенную акустическую чувствительность.The most common piezoelectric receivers with a sensitive element of a bending type, having increased acoustic sensitivity.

Известен пьезоприемник, чувствительным элементом которого вл етс дискова пьезокерамическа пластина наклеенна токопровод щим клеем на металлическую мембрану, защемленную по контуру A piezo receiver is known, the sensitive element of which is a disk piezoceramic plate glued by conductive glue on a metal membrane clamped along the contour.

При морских сейсмических работах с источниками малой мощности, проводимых на высоких скорост х буксировки , привод щих к большим уровн м буксировочных шумов, дл увеличени глубинности исследований необходимо дальнейшее повышение отношени сигнал/помехи , что достигаетс путем увеличени акустической чувствительности приемников.In marine seismic operations with low power sources conducted at high towing speeds resulting in high levels of tow noise, further enhancement of the signal-to-noise ratio is required to increase the depth of research, which is achieved by increasing the acoustic sensitivity of the receivers.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс пвезоприемник давлени дл сейсморазведки, содержащий корпус , два симметричных пьезопреобразовател , каждый из которых состоит из пьезоэлемента, закрепленного на металлической мембране, и токовьшоды , один из которых соединен с мембранами t2.Closest to the present invention is a seismic prospecting pressure detector comprising a housing, two symmetrical piezo transducers, each of which consists of a piezoelectric element mounted on a metal membrane, and current lines, one of which is connected to t2 membranes.

Недостатком известной конструкци вл етс расположение пайки и контактного провода наружного электрод пьезокерамической пластины на самой пластине, что нарушает механическую симметрию чувствительного элемента и приводит к повьш1ению чувствительности пьезоприемника и к вибрации.A disadvantage of the known design is the location of the soldering and the contact wire of the outer electrode of the piezoceramic plate on the plate itself, which violates the mechanical symmetry of the sensitive element and leads to increased sensitivity of the piezo receiver and to vibration.

Цель изобретени - повышение чувствительности и помехозащищенности .The purpose of the invention is to increase the sensitivity and noise immunity.

Указанна цель достигаетс тем, что пьезоприемник давлени дл сейсморазведки , содержащий корпус, два симметричных пьезопреобразовател , каждый из которых состоит из Пьезоэлемента , закрепленного на металлической мембране, и токовьгооды, один из которых соединен с мембранами, содержит две дополнительные металлические мембраны, упруго закрепленны по кра м в корпусе, а также механически и электрически соединенные с центрами пьезрпреобразователей, приThis goal is achieved by the fact that a seismic prospecting pressure transducer comprising a housing, two symmetrical piezoelectric transducers, each of which consists of a piezoelectric element mounted on a metal membrane, and current cables, one of which is connected to the membranes, contains two additional metal membranes that are elastically fixed along the edge m in the housing, as well as mechanically and electrically connected to the centers of the piezoelectric transducers, with

742742

этом второй токовывод соединен с дополнительными мембранами.This second terminal is connected to additional membranes.

Сущность изобретени заключаетс в передаче внешнего давлени , действующего по всей площади мембраны, на центральную точку пьезоэлемента, что обеспечивает больший прогиб пьезокерамики и приводит к увеличению выходного сигнала. Дл обеспечени механической симметрии и понижени чувствительности к помехам вибрационного происхождени выступ мембраны соедин етс с пьезокерамической пластиной так, чтобы междуThe essence of the invention is to transfer the external pressure acting over the entire area of the membrane to the center point of the piezoelectric element, which provides greater deflection of the piezoceramics and leads to an increase in the output signal. To provide mechanical symmetry and reduce sensitivity to vibratory interference, the protrusion of the membrane is connected to the piezoceramic plate so that between

ними был надежный электрический и механический контакт (например, с помощью пайки).they had reliable electrical and mechanical contact (for example, by soldering).

На чертеже схематически представлена предлагаема конструкци пьезоприемника .The drawing shows schematically the proposed design of the piezo receiver.

В корпусе 1 посажены на клей металлические мембраны 2 с пьезокерагмическими пластинами 3, образующие пьезопреобразователи. Мезаду мембранами и корпусом имеетс зазор, необходимый дл прогиба мембран под воздействием полезного сейсмического сигнала. Величина зазора выбираетс такой, чтобы было предотвращено разрушение пьезокерамики при больших прогибах мембран, например под воздействием повьпченного гидро-статического давлени . Мембраны 2 зафиксированы прижимными изолирующими шайбами 4, на корпус по контуру опираютс дополнительные мембраны5. .В центре последних имеютс выступы 6 с отверсти ми, через которые осу1 1ествл етс приклеивание или припаивание мембран 5 к наружным электродам пьезокерамических пластин„ Съем напр жени с наружных электродов пьезоэлементов осуществл етс через мембраны 5, а с внутренних электродов пьезоэлементов - с металлических мембран 2. Пьезоприемник снаружи герметизируетс компаундом 7, обеспечивающим неискаженную передачу полезных акустических колебанIn case 1, metal membranes 2 with piezoceramically plates 3 forming piezo transducers are mounted on glue. There is a gap between the membranes and the housing necessary for the membranes to bend under the influence of a useful seismic signal. The size of the gap is chosen such that the destruction of piezoelectric ceramics is prevented during large membrane deflections, for example, under the influence of perforated hydrostatic pressure. The membranes 2 are fixed by clamping insulating washers 4, additional membranes are supported on the body along the contour 5. In the center of the latter there are protrusions 6 with holes through which the gluing or soldering of the membranes 5 to the outer electrodes of piezoceramic plates is realized. The voltage is removed from the outer electrodes of the piezoelectric elements through the membranes 5, and from the inner electrodes of the piezoelectric elements from metal membranes 2 The outside receiver is sealed with compound 7 to provide undistorted transmission of useful acoustic vibrations.

на механический усилитель. on a mechanical amplifier.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Под воздействием акустического давлени мембрана 5 вследствие подвижного соединени с корпусом 1 -пьезоприемника перемещаетс вдоль корпуса 1 и через выступ 6 действует на пьезокерамическую пластину 3,Under the influence of acoustic pressure, the membrane 5, due to the movable connection with the housing 1 of the piezo receiver, moves along the housing 1 and through the protrusion 6 acts on the piezoceramic plate 3,

вызьгаа ее прогиб и генерацию элект рического сигнала. При этом, посколку усилие передаетс в центральную точку пьезоэлемента, его прогиб выше , чем в случае, если давление равномерно распределено по всей площади пьезоэлементао Таким образом , мембрана с центральным выступом действует как механический усилитель причем коэ.ффициент усилени теоретически может достигать 4. Испытанные в лабораторных услови х образцы пьезоприемников с такими механическими усилител ми имели коэффициент усилени в пределах 1,5-2,5, Кроме того, токоотвод от внешних электродов подопреобразователей посредством выступов мембран 5 обеспечивает высокую симметричность как по расположению токовывода , так и по его массе (например.its deflection and the generation of an electric signal. In this case, the force is transferred to the central point of the piezoelectric element, its deflection is higher than if the pressure is evenly distributed over the entire area of the piezoelectric element. Thus, the membrane with the central protrusion acts as a mechanical amplifier, and the gain factor can theoretically reach 4. Tested in laboratory conditions, samples of piezoelectric receivers with such mechanical amplifiers had a gain in the range of 1.5-2.5. In addition, the current output from the external electrodes of the subconverters was The stupas of the membranes 5 provide high symmetry both in the location of the cold end and in its mass (for example,

массе капли припо ), что, в свою очередь, повышает помехозащищенност пьезоприемника.mass drops of solder), which, in turn, increases the noise immunity of the piezo receiver.

Преимущества изобретени заключаютс в том, что с помощью механических усилителей может быть увеличена акустическа чувствительность пьезоприемников в два и более раз, а съем напр жени с наружного электрода пьезокерамической пластины с помощью механического усилител мембраны с выступом повышает симметрию устройства и приводит к снижению шумов ыибрационного происхождени , вследствие чего повышаетс отношение сигнал/шум сейсмических записей, увеличиваетс глубинность сейсмических исследований и повышаетс качество данных, получаемых при морских сейсмических работах.The advantages of the invention are that with the help of mechanical amplifiers the acoustic sensitivity of piezoelectric receivers can be increased two or more times, and the removal of voltage from the outer electrode of a piezoceramic plate using a mechanical membrane amplifier with a protrusion increases the symmetry of the device and leads to a decrease in vibrations of vibrational origin, as a result, the signal-to-noise ratio of seismic records increases, the depth of seismic surveys increases, and the quality of data increases; studied during marine seismic operations.

Claims

PRESSURE RECEIVER FOR SEISMIC EXPLORATION, comprising a housing, two symmetrical piezoelectric transducers, each of which consists of a piezoelectric element mounted on a metal membrane, and current leads, one of which is connected to the membranes, characterized in that, in order to increase the sensitivity and noise immunity, it contains two piezo additional metal membranes, elastically fixed at the edges in the housing, as well as mechanically and electrically connected to the centers of the piezoelectric transducers, while the second current water connected to additional _Λ membranes. 3