[实用新型]一种物性型弯曲压电加速度传感器机芯

说明书

技术领域

本实用新型属地震勘探技术领域，涉及一种地震勘探用传感器，属于有源传感器，尤其涉及一种物性型弯曲压电加速度传感器机芯。

背景技术

压电加速度传感器的性能差异主要取决于压电陶瓷片的灵敏度，线性工作频带信噪比和抗载荷能力，而保证压电陶瓷片上述性能的关键环节是：对压电陶瓷片的夹持方式、安装放置方式及压电对声响应的抑制方式。

目前，压电陶瓷的受力和惯性体的夹持方式主要有挤压式、弯曲式和剪切式。

以上三种方式主要存在的不足：

1、挤压式：西安石油大学研制的YD2000型压电加速度传感器，其机-电转换方式是通过挤压晶片来实现的，虽然传感器的抗载荷能力强，但压电晶片的变形量很小，其灵敏度很低，信噪比低。

2、弯曲式：中国专利ZL200820030163.4公开了一种弯曲形压电加速度传感器，但由于压电陶瓷片的夹持方式和安装方式的缘故，使得压电陶瓷片对外部的声干扰抑制较差，同时没有较好的抑制外部声干扰措施，致使传感器的信噪比很低，线性工作频带变窄。

3、剪切式：这类传感器靠一对力偶作用于晶片上，使晶片产生较大的输出，其灵敏度比较高，但其抗冲击载荷能力很差，工业现场很少批量使用。

以上所述的三类传感都没有解决系统对声干扰的闭环抑制，因此抑制音频干扰能力差，使得传感器信噪比降低，有效线性带宽变窄，同时对强冲击的保护措施不够也使得压电片容易损坏。

实用新型内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种灵敏度高、线性工作频带宽、抗冲击载荷能力强、对声干扰抑制能力强、信噪比高以及对压电片进行有效保护的物性型弯曲压电加速度传感器机芯。

本实用新型的技术解决方案是：本实用新型提供了一种物性型弯曲压电加速度传感器机芯，其特殊之处在于：所述物性型弯曲压电加速度传感器机芯包括机芯架以及设置在机芯架内部的弹性振动系统；所述弹性振动系统包括配重体、设置在配重体低部的惯性体以及套接在配重体上的机电转换元件。

上述配重体包括中心轴、绝缘外套、导电片、绝缘片以及中心紧固螺母；所述绝缘外套包裹在中心轴的外表面；所述导电片套接在中心轴上并与机电转换元件紧密接触；所述中心紧固螺母通过绝缘片固定导电片和机电转换元件并与中心轴的上端部固定连接。

上述机电转换元件是压电陶瓷片或压电晶体片。

上述机电转换元件是压电陶瓷片时，所述机电转换元件是由两个压电陶瓷片与一个铜基片粘贴而成或由1/2个压电陶瓷片和一个铜基片粘贴而成。

上述惯性体上镶有机芯磁铁时，所述机芯磁铁设置在中心轴底部。

上述物性型弯曲压电加速度传感器机芯还包括设置在机芯架内表面的绝缘内衬。

上述机电转换元件是一片或多片。

上述机电转换元件是多片时，所述物性型弯曲压电加速度传感器机芯还包括压紧螺环以及用于隔离机电转换元件铜基片的绝缘间隔垫；所述绝缘间隔垫外径附着在机芯架内壁上；所述压紧螺环直接作用于绝缘间隔垫上并与机芯架固定连接。

本实用新型的优点：

本实用新型提供的物性型弯曲压电加速度传感器机芯，解决了背景技术中灵敏度低，线性工作频带窄，抗冲击载荷能力差，对声干扰抑制能力差，造成信噪比低和受强冲击载荷时压电片易损坏的技术问题，具体而言，本实用新型具有以下优点：

1、灵敏度高：本实用新型由于采用弯曲变形方式，压电片变形量大，提高了传感器的灵敏度，同时这种结构可使压电片多片组合，又可起到提高传感器灵敏度的效果。

2、线性工作频带宽：由于传感器中连接所用的金属材料居多，所用的非金属材料硬度高、变形量小，因此系统刚性好。谐振频率高，使得线性工作频带变宽。

3、信噪比高：由于压电片是一个对声音很敏感的器件，而用于地震勘探方面的压电加速度传感器不需要接收任何声音，任何方向来的声音对其都是干扰信号，因而能很好的抑制声音干扰，就成为改善传感器信噪比的一个重要环节，这种传感器放入上下壳体都是选用了隔音效果很好的材料，并且使之成为一种封闭结构，对声音干扰形成了一种闭环抑制，从而达到了抑噪提高信噪比的效果。

4、本实用新型抗冲击能力强。本实用新型所采用的机芯自成独立单元，较大的提高了传感器的动态范围和系统的稳定度，采用闭环的隔声结构，极大地抑制了压电对声干扰的响应，使得传感器的有效工作频带变宽，信号的品质得到提高。

附图说明

图1是本实用新型所提供机芯的结构示意图；

其中：