陸用壓電地震檢波器芯體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及地震勘探與地震檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種陸用壓電地震檢波器芯體。
【背景技術(shù)】
[0002]地震檢波器是一種非常重要的且不可替代的地震勘探與地震監(jiān)測領(lǐng)域的傳感器，檢波器根據(jù)使用地點可分為陸用和水用兩種，而根據(jù)其原理和結(jié)構(gòu)的不同又可以分為動圈檢波器，壓電檢波器，光柵檢波器，磁懸浮檢波器等等。
[0003]目前國內(nèi)外使用最多的仍然是動圈式地震檢波器，由于其固有的機械特征，這種檢波器具有靈敏度低、動態(tài)范圍小、頻帶窄、抗干擾能力差等缺點，而隨著地震儀器技術(shù)的不斷發(fā)展，儀器本身在頻帶、動態(tài)范圍等方面已經(jīng)具備了相當高的技術(shù)指標，遠遠超過了目前檢波器的技術(shù)水平，檢波器已然成為了制約地震勘探裝備技術(shù)提高的瓶頸。
[0004]與傳統(tǒng)動圈檢波器相比，壓電檢波器由于內(nèi)部是剛性連接，不存在任何可動部件，所以不存在假頻和諧波失真的問題，動態(tài)范圍和有效頻帶范圍都明顯高于動圈檢波器，長期以來壓電檢波器大量用于水上地震勘探，陸用壓電檢波器雖然也使用壓電材料作為檢波器的核心元件，但由于使用環(huán)境不同，其在結(jié)構(gòu)、材料等各方面具有很大的差異。袁保鼎等人于1993年研制了慣性壓電水陸通用檢波器(中國專利93232320.0);杜克相等研制了陸用壓電陶瓷地震檢波器(中國專利00226749.7);劉兆琦研制了 YD2000型陸用壓電地震加速度檢波器(中國專利200420042025.X)，YD2000型陸用壓電地震加速度檢波器進行了大量野外試驗，取得了非常不錯的效果；郭建等人發(fā)明了一種集成了模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)的新結(jié)構(gòu)的陸用壓電地震數(shù)字檢波器(中國專利20101014266.x)，在檢波器內(nèi)直接將壓電信號數(shù)字化，避免模擬傳輸以提高精度。以上均通過各自特色技術(shù)提出了提高壓電檢波器靈敏度以及降低干擾的方法，同時在大家的實施過程中可以總結(jié)出一些很重要的制約陸用壓電檢波器發(fā)展的技術(shù)難點。首先，靈敏度與體積及重量之間存在矛盾。一般來講，作用在壓電晶體上的慣性質(zhì)量體越重，檢波器靈敏度越好，但由于材料的密度一定，一般體積也必然增大，體積和重量的增加都會給施工帶來不便。其次，壓電晶體由于本身輸出阻抗特別大，需要連接放大器才能進行正常的檢波器輸出，導線以及放大器的使用使得輸出信號容易受到電磁干擾，必須再增加使用濾波器以及屏蔽措施。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于此，有必要提供了一種既不需要提高慣性質(zhì)量體質(zhì)量，又不需要使用具有更高性能的壓電材料的前提下就可以大幅提高檢波器靈敏度，同時，可以在不增加任何新裝置的情況下有效的避免電磁干擾的陸用壓電地震檢波器芯體。
[0006]一種陸用壓電地震檢波器芯體，包括上芯體和下芯體；
[0007]所述上芯體包括上殼體、設(shè)于所述上殼體內(nèi)的放大電路板、兩個放大器、第一慣性質(zhì)量體和第一壓電元件，所述放大電路板設(shè)于所述第一慣性質(zhì)量體的一側(cè)，所述第一壓電元件設(shè)于所述第一慣性質(zhì)量體的另一側(cè)，兩個所述放大器設(shè)于所述放大電路板上；
[0008]所述下芯體包括下殼體、設(shè)于所述下殼體內(nèi)的第二慣性質(zhì)量體和第二壓電元件；
[0009]所述上殼體和所述下殼體固定連接，所述第一慣性質(zhì)量體和所述第二慣性質(zhì)量體固定連接形成一整體，所述第一壓電元件位于所述第一慣性質(zhì)量體和所述第二慣性質(zhì)量體之間，所述第二壓電元件位于所述第二慣性質(zhì)量體和所述下殼體的底部之間，所述第一壓電元件和所述第二壓電元件的正負極安裝方向相反，所述第一壓電元件和所述第二壓電元件分別連接至兩個所述放大器，兩個所述放大器的輸出信號反向并接進行信號輸出。
[0010]在其中一個實施例中，所述上芯體還包括設(shè)于所述上殼體內(nèi)的第一絕緣墊片、第二絕緣墊片、第一電極片、第二電極片和第三絕緣墊片；
[0011]所述第一絕緣墊片設(shè)于所述放大電路板和所述第一慣性質(zhì)量體之間，所述第二絕緣墊片、第一電極片、第一壓電元件、第二電極片和第三絕緣墊片依次設(shè)于所述第一慣性質(zhì)量體和所述第二慣性質(zhì)量體之間，所述第一電極片和所述第二電極片分別通過第一導線和所述放大電路板連接；
[0012]所述下芯體還包括設(shè)于所述下殼體內(nèi)的第四絕緣墊片、第三電極片、第四電極片和第五絕緣墊片；
[0013]所述第四絕緣墊片、第三電極片、第二壓電元件、第四電極片和第五絕緣墊片依次設(shè)于所述第二慣性質(zhì)量體和所述下殼體的底部之間，所述第三電極片和所述第四電極片分別通過第二導線和所述放大電路板連接。
[0014]在其中一個實施例中，所述上殼體為頂部開口的筒狀結(jié)構(gòu)，所述上殼體的底部開設(shè)有通孔；
[0015]所述第一慣性質(zhì)量體為螺栓狀結(jié)構(gòu)，所述第一慣性質(zhì)量體包括頭部和螺桿部，所述螺桿部的一端和所述頭部的一側(cè)固定連接，所述螺桿部的另一端穿出所述上殼體的所述通孔，所述螺桿部設(shè)有螺紋，所述螺桿部表面涂覆有絕緣材料；
[0016]所述第一絕緣墊片設(shè)于所述頭部遠離所述螺桿部的一側(cè)；
[0017]所述第二絕緣墊片、第一電極片、第一壓電元件、第二電極片和第三絕緣墊片均為環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述螺桿部依次穿過所述第二絕緣墊片、第一電極片、第一壓電元件、第二電極片和第三絕緣墊片；
[0018]所述下殼體為頂部開口的筒狀結(jié)構(gòu)；
[0019]所述第二慣性質(zhì)量體為圓柱狀，所述第二慣性質(zhì)量體的開設(shè)有螺孔，所述第一慣性質(zhì)量體的螺桿部和所述螺孔匹配；
[0020]所述第一慣性質(zhì)量體的所述螺桿部設(shè)于所述第二慣性質(zhì)量體的螺孔內(nèi)，所述第一慣性質(zhì)量體和所述第二慣性質(zhì)量體螺紋連接，所述上芯體的下端和所述下芯體上端固定連接。
[0021 ] 在其中一個實施例中，所述上殼體的下端的外表面以及所述下殼體的上端的內(nèi)表面設(shè)有相互匹配的螺紋結(jié)構(gòu)，所述上殼體的下端和所述下殼體的上端通過螺紋結(jié)構(gòu)固定連接。
[0022]在其中一個實施例中，所述上殼體的側(cè)壁開設(shè)有第一小孔，所述下殼體的側(cè)壁開設(shè)有第二小孔，所述第二導線穿過所述第一小孔和所述第二小孔將所述第三環(huán)形電極片、所述第四環(huán)形電極片和所述放大電路板連接。
[0023]在其中一個實施例中，所述第一壓電元件和所述第二壓電元件均為多層組合一體化壓電器件。
[0024]在其中一個實施例中，還包括上蓋，所述上蓋和所述上殼體的上端通過螺紋固定連接。
[0025]在其中一個實施例中，第四絕緣墊片、第三電極片、第二壓電元件、第四電極片和第五絕緣墊片均為環(huán)形。
[0026]在其中一個實施例中，所述放大電路板上還設(shè)有電源輸入接口。
[0027]在其中一個實施例中，所述放大電路板上還設(shè)有信號輸出接口。
[0028]上述陸用壓電地震檢波器芯體，第一壓電元件和第二壓電元件的安裝方向相反，且分別接入至上殼體內(nèi)的放大電路中。第一壓電元件和第二壓電元件產(chǎn)生的壓電信號分別由不同的放大器進行放大，再將兩個放大器的輸出信號進行反向并接。第一壓電元件和第二壓電元件產(chǎn)生的有效信號反向疊加后得到雙倍增強，而其他由于導線、放大器、電路等由于電磁干擾等因素產(chǎn)生的噪聲信號得到了正負抵消。由于這種特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計，在體積和重量基本不變的如提下可以大幅提尚檢波器芯體的靈敏度和動態(tài)范圍，同時可以大大提尚抗電磁干擾的能力。
【附圖說明】
[0029]圖1為一實施方式的陸用壓電地震檢波器芯體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0030]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清晰，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0031]請參閱圖1，一實施方式的陸用壓電地震檢波器芯體100，包括上芯體10和下芯體
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[0032]上芯體10包括上殼體110、設(shè)于上殼體110內(nèi)的放大電路板120、兩個放大器130、第一慣性質(zhì)量體140和第一壓電元件150。放大電路板120設(shè)于第一慣性質(zhì)量體140的一偵1|，第一壓電元件150設(shè)于第一慣性質(zhì)量體140的另一側(cè)。兩個放大器130設(shè)于放大電路板120上。兩個放大器130分別為第一放大器132和第二放大器134。第一放大器132和第二放大器134可以選用LF442CN型號，許多芯片生產(chǎn)廠家都有此運放芯片，價格低廉，具有低功耗，高輸入阻抗等優(yōu)點，可以很好的完成對壓電信號的電流放大。
[0033]下芯體20包括下殼體210、設(shè)于下殼