[發明專利]基于MEMS的三軸一體化電化學地震檢波器

有效

• 申請號: 201910405291.5
• 申請日: 2019-05-15
• 公開（公告）號: CN110068858B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 陳德勇;齊文杰;王軍波;許超;鄭希宸;劉博文;陳健
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: G01V1/18
• 分類號: G01V1/18
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

本發明公開了一種一種基于MEMS的三軸一體化電化學地震檢波器，包括：外殼，為正六面體；橡膠膜，分別覆蓋在所述外殼的各個表面，且分別與各面形成容納空間；第一流道、第二流道、第三流道，為互相垂直且垂直貫穿所述外殼表面的流道；敏感電極，分別置于所述第一流道、第二流道和第三流道內；電解質溶液，分別充滿于所述第一流道、第二流道和第三流道與各所述容納空間形成的密封腔內。本發明采用了全新的結構設計，使其更精確保證了三個軸向間的正交性；并且不需要輔助結構，減小了檢波器的體積和重量，同時可使得在相同體積的檢波器中實現更長長度的流道，提升了檢波器的低頻性能。

技術領域

本發明涉及MEMS地震檢波器技術領域，尤其涉及一種基于MEMS的三軸一體化電化學地震檢波器。

背景技術

地震檢波器是一種檢測地震波，并將地震波引起的地面機械振動轉化為電信號的傳感器。目前，地震檢波器廣泛應用于地震監測、油氣勘探、建筑橋梁檢測以及核爆檢測等領域。

地震波的成分十分復雜，在實際應用中地震檢波器需要分辨地震波的類型、方向及大小等特征，識別檢測信息和干擾信息。單軸地震檢波器只能檢測一個方向上的地震波，得到的信息極其有限；而三軸地震檢波器是由三個互相垂直的地震檢波器組成，能夠同時測量三個基軸方向的地震波，而且可以檢測到縱波、橫波和轉換波，獲取更加豐富的地震信息，提高檢測信息的準確度。

常見的地震檢波器有動圈式地震檢波器、電容力平衡式地震檢波器、MEMS微加速度計等。與它們相比，電化學地震檢波器采用液體質量塊作為慣性質量，具有工作傾角大、低頻性能好、成本低等優點。基于MEMS技術的電化學地震檢波器采用MEMS技術制作敏感電極，解決了傳統鉑網編織工藝存在的一致性差、對準難度高、成本高的缺點。現有的三軸電化學地震檢波器是由三個互相垂直擺放的單軸電化學地震檢波器組成，一般在基底上焊接一個穩定的互相垂直的支架以保證三個檢波器之間的垂直關系。這種形式難以精確保證三個檢波器之間的正交性，且體積過大，需要輔助結構，質量過大，限制了它的使用范圍。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明提供一種基于MEMS的三軸一體化電化學地震檢波器，以至少解決部分上述技術問題。

(二)技術方案

根據本發明的一方面，提供一種基于MEMS的三軸一體化電化學地震檢波器，包括：

外殼，為正六面體；

橡膠膜，分別覆蓋在所述外殼的各個表面，且分別與各面形成容納空間；

第一流道、第二流道、第三流道，為互相垂直且垂直貫穿所述外殼表面的流道；

敏感電極，分別置于所述第一流道、第二流道和第三流道內；

電解質溶液，分別充滿于所述第一流道、第二流道和第三流道與各所述容納空間形成的密封腔內。

在進一步的實施方案中，所述外殼的材料為有機玻璃。

在進一步的實施方案中，所述橡膠膜的材料為丁基橡膠。

在進一步的實施方案中，所述第一流道、第二流道和第三流道之間為相互獨立或相互連通的。

在進一步的實施方案中，所述敏感電極分別在所述第一流道、第二流道和第三流道內各對稱放置兩個。

在進一步的實施方案中，所述敏感電極包括：

襯底層；

上絕緣層和下絕緣層，分別位于所述襯底層上下兩端；

陽極，位于所述上絕緣層上端；

陰極，位于所述下絕緣層下端。