[發明專利]一種三分量重力儀探頭及井中重力儀系統

在審

• 申請號: 201711296974.9
• 申請日: 2017-12-08
• 公開（公告）號: CN107907915A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 劉驊鋒;涂良成;王秋;胡宸源;范繼
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01V7/00
• 分類號: G01V7/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 廖盈春,李智

1.一種三分量重力儀探頭，其特征在于，包括：結構相同的X軸重力敏感單元、Y軸重力敏感單元和Z軸重力敏感單元；X軸重力敏感單元用于實現測量重力沿X軸方向的加速度；Y軸重力敏感單元用于實現測量重力沿Y軸方向的加速度；Z軸重力敏感單元用于實現測量重力沿Z軸方向的加速度；

X軸重力敏感單元包括：彈性結構、檢驗質量塊以及支撐體，檢驗質量塊位于支撐體內部，檢驗質量塊位于支撐體內部，檢驗質量塊通過彈性結構與支撐體連接；

X軸重力敏感單元中的彈性結構的位移移動方向同X軸方向相同；

Y軸重力敏感單元中的彈性結構的位移移動方向同Y軸方向相同；

Z軸重力敏感單元中的彈性結構的位移移動方向同Z軸方向相同。

2.如權利要求1所述的三分量重力儀探頭，其特征在于，所述X軸重力敏感單元通過對半導體晶片進行微納加工處理后獲得。

3.如權利要求2所述的三分量重力儀探頭，其特征在于，對半導體晶片進行微納加工處理具體為：

在包括依次層疊放置的器件層、犧牲層以及支撐層的半導體晶片的器件層上刻蝕彈簧質量塊初始結構；

在所述半導體晶片的支撐層上與彈簧質量塊初始結構對應的區域刻蝕通孔使犧牲層暴露，并去除與彈性結構和檢驗質量塊接觸的犧牲層，獲得X軸重力敏感單元；

其中，彈簧質量塊初始結構包括與犧牲層接觸的彈性結構、與犧牲層接觸的檢驗質量塊以及與犧牲層接觸的支撐體，檢驗質量塊位于支撐體內部，檢驗質量塊通過彈性結構與支撐體上部連接。

4.如權利要求3所述的三分量重力儀探頭，其特征在于，半導體晶片的器件層為厚度在300微米～1000微米之間。

5.如權利要求1至4任一項所述的三分量重力儀探頭，其特征在于，三分量重力儀探頭還包括：

結構相同的X軸位移傳感組件、Y軸位移傳感組件以及Z軸位移傳感組件；

X軸位移傳感組件包括通過在半導體晶片檢驗質量塊上附著金屬層方式獲得的移動極板以及在襯底上附著金屬層的方式獲得的固定極板，用于將重力沿X軸方向的加速度轉化為電信號。

6.如權利要求5所述的三分量重力儀探頭，其特征在于，三分量重力儀探頭還包括：結構相同的X軸信號處理電路、Y軸信號處理電路以及Z軸信號處理電路，

X軸信號處理電路的輸入端與X軸位移傳感組件的輸出端連接，用于檢測電信號，并對電信號進行放大處理。

7.如權利要求6所述的三分量重力儀探頭，其特征在于，三分量重力儀探頭還包括三個基板和本體，三個基板依次記為X軸基板、Y軸基板以及Z軸基板；

同一個軸上的重力敏感單元、位移傳感組件以及信號處理電路均安裝于對應的基板上，基板安裝于本體上端的一個面上；且本體上X基板安裝面、Y基板安裝面以及Z基板安裝面不同。

8.一種基于權利要求1所述的三分量重力儀探頭的井中重力儀系統，其特征在于，包括：

三分量重力儀探頭，用于實現三分量重力測量，

伺服調平機構，其運動端與三分量重力儀探頭的連接，用于調整三分量重力儀探頭的姿態；

控制電路，其輸出端與伺服調平機構的控制端連接，用于根據輸入端指令信號輸出控制信號，使伺服調平機構按照指令信號調整三分量重力儀探頭的姿態；

電源模塊，其第一輸出端與三分量重力儀探頭的電源端連接，其第二輸出端與伺服調平機構的電源端連接，其第三輸出端與控制電路的電源端連接，用于為三分量重力儀探頭、伺服調平機構以及控制電路提供電源。