[其他]錐形塊壓電地聽器

在審

• 申請號: 101985000000713
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85100713B
• 公開（公告）日: 1988-05-18
• 發明（設計）人: 田時秀
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出了一種新型的壓電陶瓷地聽器。它大大地提高了地聽器的品質指標。它的特點在于采用了圓錐形質量塊代替通常的圓柱質量塊在于采用了高密度，高彈性的銅鎢合金代替通用的銅或鋼。此外采用了更合理的壓電陶瓷靜態電容量。在隔聲處理上用雙層隔聲罩代替通用的單層罩；在工藝上提高了部件間接觸的平整和光隙，結果獲得了高的靈敏度和較寬的通頻帶，并獲得較好的隔聲特性。

本發明屬于聲學測試器件。

地聽器（或低頻加速度計）是近年來發展起來的新型傳感器。它主要用于大型工程（如橋梁、海上平臺……）的聲檢測，地下工程和各種機器的聲診斷和各種自然災害（如地震，礦山崩塌，泥石流等）的預測方面。

在發展過程中，由于壓電陶瓷型地聽器結構較簡單，性能穩定、靈敏度較好，因而逐漸居于統治地位。但從主要指標來看，目前已有的地聽器不能滿足高靈敏度和寬帶的需要，即使國際上水平較高的產品（日本，1982年TEACR/bb，壓電型加速度計：丹麥，B＆K，Piezoelectric Accelerometer and Vibration Handbook）也同樣存在這個問題。

本發明的目的在于要研制高靈敏度和較寬頻帶的地聽器，以滿足上述各種目的測試。

為了達到高靈敏度和較寬頻帶的目的，我們除采用晶體的沿厚度的振動方式外，將傳統的柱形質量塊改成錐形塊（圖1中部件2），然后用高密度、高彈性的銅鎢合金代替通常用的銅或鋼一類的材料作質量塊;然后降低壓電陶瓷的電容量，并將它做成一個整體（通常都是多片疊起來），結果獲得了較高的靈敏度和較寬的頻帶。理論分析表明該地聽器的靈敏度為：

其中d₅₃為晶體的壓電常數，M，M₁，M₂分別是晶體，基座和錐形質量塊的質量，ρ，C，C₀，S₃₃分別是晶體的密度，聲速，電容和柔性系數，又其中

S₁，S₂分別是錐形塊的細端和粗端截面積，地聽器的頻率方程為：

R²-RCotX（R₁CotX₁+Rn）-R₁RnCotX₁＝0……（3）

式中X＝2πlf/c，X₁＝2πl₁f/c₁，X₂＝2πl₂f/c₂這里l，l₁，l₂分別是晶體，基座和質量塊的高度;C₁，C₂分別是基座和質量塊的聲速，又R＝ρcs₁，R₁＝ρ₁c₁s₁，R₂＝ρ₂c₂s₂，

……（4）

以上（3）和（4）用以決定地聽器的共振頻率，即地聽器的高端，而地聽器的低端（即低截止頻率）由下式決定：

f_c=1/2πR₀(C_a+C₁+C_c)/(C_a+C₁)C_c……（5）

其中Ro為前置放大器的輸入阻抗，C₁為接線電容，C_c為耦合電容（地聽器與前置放大器裝成一個整體，使得地聽器的輸出為低阻抗）。

圖1為本發明的剖面圖。

圖2為本發明的靈敏度和頻響曲線。