[發明專利]一種陸地震動源目標定位用壓電型傳感器

在審

• 申請號: 201710380452.0
• 申請日: 2017-05-25
• 公開（公告）號: CN107167838A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 強明明;張朋;于一鳴
• 申請（專利權）人: 西安思坦測控技術有限公司
• 主分類號: G01V1/18
• 分類號: G01V1/18
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司61211
• 代理人: 倪金榮

技術領域

本發明涉及一種振動傳感器，具體涉及一種陸地震動源目標定位用壓電型傳感器。

背景技術

地震波探測技術通常是利用人工制造的地震波來研究地下巖石性質并尋找石油和天然氣，其具體過程為：首先，人為制造震源激發出地震波，然后利用事先布置好的震動傳感器陣列將地震波轉換成電信號，最后利用地震儀接收和存儲采集到的數據形成野外地震記錄。根據地震記錄上出現的同相軸，經過一系列的校正處理后就能直觀的反映地下界面形態，從而判斷是否具備生油、儲油條件，為后期的鉆井采油提供參考。除了用于勘探外，也可用于軍事領域。如部隊在進行打靶訓練時，由于試驗靶場場地面積較大，特別是在連續打靶時，通過人工的方法很難判斷連續靶點的數量、位置。另外，當彈藥沒有爆炸出現啞彈，或炸點飛出靶場外時，在靶場上尋找啞彈非常耗時又具有危險性。為了解決上述問題，可利用地震波探測技術對震源進行定位。

實際工程應用中，由于傳感器距離震源位置較遠，震動信號會比較弱，因此，基于地震波原理，采用高靈敏度低噪聲的震動傳感器，再通過合理的陣列設計，對接收到的震源地震波進行實時采集、傳輸、數據處理，能對震源點進行實時準確測量、定位是解決問題的關鍵。理想的震動傳感器既對高頻弱信號有很好的采集能力，又能兼顧低頻信號，且具有足夠的帶寬。現有技術中采用的動圈傳感器的接收頻帶主要由彈簧片的剛性和假頻決定，要想擴展檢波器低頻特性，彈簧片剛性需小，但這樣又使得其阻尼特性變差，帶來可靠性降低等問題，因此，動圈傳感器的頻率下限受到限制，低頻信號接收能力差。此外，目前用的震源定位測量方法，主要是激光測距、人工實際測量等，受到許多條件的制約，比如：激光測距容易受到氣候條件影響，雨天和霧天會導致測量產生較大誤差。而人工實際測量不夠安全、實效性也差。

發明內容

本發明的目的是提供一種陸地震動源目標定位用壓電型傳感器，用以克服現有技術中易受外部環境影響、安全性差、時效性差、可靠性低的缺陷。

本發明所采用的技術方案是：

一種陸地震動源目標定位用壓電型傳感器，其特殊之處在于：包括外筒體，所述外筒體兩端分別設置有上端蓋和下端蓋，所述下端蓋上設置有尾椎，上端蓋上設置有防水插頭，外筒體內部設置有電荷放大器、電源、慣性體質量塊、兩個壓電陶瓷環、壓電陶瓷環支架和壓電機芯底座，所述壓電機芯底座與下端蓋內壁固定，所述兩個壓電陶瓷環相鄰設置在壓電陶瓷環支架上，兩個壓電陶瓷環的外周固定，中心可沿軸向產生形變位移，所述兩個壓電陶瓷環一側與壓電機芯底座固定，另一側與所述慣性體質量塊固定，所述兩個壓電陶瓷環分別與電荷放大器電連接，電荷放大器與所述防水插頭電連接，所述電源與電荷放大器電連接。

進一步地，所述電源包括兩個串聯的子電源。

進一步地，所述電源通過水銀開關與電荷放大器連接，所述外筒體水平放置時，水銀開關斷開，外筒體垂直放置時，水銀開關導通。

進一步地，所述電源為鋰電池。

進一步地，所述外筒體內還設置有電池倉，所述鋰電池設置在電池倉內。

本發明的有益效果是：

1、本發明利用壓電效應，選用合適的壓電陶瓷材料和慣性體質量塊相配合，既對高頻弱信號有很好的采集能力，又能兼顧低頻信號，且具有足夠的帶寬，大大提高了可靠性。

2、本發明的電荷放大器采用雙電源供電方式，使得放大后的輸出信號中不存在直流分量，以差分方式直接輸出，不但抗干擾能力增強，也能完整的保留傳感器機芯的低頻成分。

3、傳感器采用鋰電池供電，設計專門的電池倉結構，更換電池極為方便。同時，鋰電池供電電路中串入了水銀開關的設計，傳感器正常工作時垂直放置，此時水銀開關導通，電源接入電荷放大器。非工作狀態時，只要將傳感器水平放置，水銀開關便會斷開，極大的節省電量。

附圖說明

圖1是實施例壓電型傳感器的內部結構示意圖；

圖2是外筒體垂直放置時，水銀開關導通狀態的電荷放大器供電電路圖；

圖3是外筒體水平放置時，水銀開關斷開狀態的電荷放大器供電電路圖；

圖中：1—防水插頭，2—線纜密封加緊接頭，3—上端蓋，4—電池倉，5—鋰電池，6—慣性體質量塊，7—壓電陶瓷環，8—壓電機芯底座，9—下端蓋，10—尾椎，11—水銀開關，12—電荷放大器，13—外筒體，14—壓電陶瓷環支架。

具體實施方式

下面結合具體實施例和附圖對本發明加以詳細說明。