[发明专利]一种随钻声波换能器的封装方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种随钻声波换能器的封装方法。

背景技术

随钻声波换能器是随钻声波测井仪器的最重要元件，仪器工作时，由仪器内置的发射换能器产生声波,随后被同一仪器中的接收换能器接收，通过接收到的各种模式波的波速和衰减等声学信息来评价井壁介质性质。由于随钻仪器中间有过泥浆的水眼，声波换能器安装在钻铤外壁，很难如电缆声波测井仪那样浸在油中密封，所以，随钻声波换能器一般采用单独封装，现有技术中的随钻声波换能器的外表由高温环氧树脂密封，高温导线引出，该随钻声波换能器的缺点是环氧树脂密封层容易留存气泡，高温高压条件下导致换能器绝缘降低或破坏，还有就是高温导线的聚四氟乙烯外皮与环氧树脂不能很好粘合，高温高压下泥浆可能会沿着导线外皮进入换能器内部，破坏换能器的绝缘。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种随钻声波换能器的封装方法，该封装方法中的封装材料采用注塑的方式进行封装，保证在封装过程中不会损坏其内的压电陶瓷晶体。

本发明所采用的技术方案是，一种随钻声波换能器的封装方法，所述随钻声波换能器包括橡胶层、外壳以及封装在所述外壳内的压电陶瓷晶体和电连接器，所述封装方法包括如下步骤：1)将所述压电陶瓷晶体的电极与电连接器通过引线连接，并置于模具中；2)制备封装材料，所述封装材料与所述压电陶瓷晶体的热膨胀系数误差不超过1×10^-6/℃；3)将所述封装材料加热至熔点后填充在所述模具内，待所述封装材料冷却固化后形成所述外壳，并使所述封装材料与所述压电陶瓷晶体和连接器封装为一体；4)将所述外壳上外敷橡胶层。

较佳地，所述电连接器为承压插针，所述承压插针的插针座在所述步骤3)中由所述封装材料注塑而成。

较佳地，所述电连接器为承压插针，所述承压插针的插针座为金属材质，所述承压插针的插针座在所述步骤3)中与所述封装材料注塑成一体。

较佳地，所述封装材料包含50-100重量份的耐高温高分子材料和0-50重量份的玻璃纤维。

较佳地，所述耐高温高分子材料包括聚醚醚酮、聚四氟乙烯或聚酰亚胺。

较佳地，所述引线与所述压电陶瓷晶体的电极采用银焊连接。

较佳地，所述压电陶瓷晶体呈圆筒状，其由多个截面呈弧状的压电陶瓷体首尾相连而成，所述压电陶瓷体的内表面和外表面各设有电极槽，且所述电极槽排布在所述压电陶瓷体的两端，所述电极槽内嵌设有金属电极。

本发明的有益效果是：

1、本发明的封装材料采用注塑的形式进行封装，封装过程中压力均匀，不会对其内的压电陶瓷晶体造成损坏。

2、如果热膨胀系数差别较大，高温条件下会导致换能器外壳开裂，故在本发明封装材料中添加玻璃纤维，用于补强及调整封装材料的热膨胀系数，使其与压电陶瓷晶体的热膨胀系数一致(压电陶瓷晶体热膨胀系数一般为4.8×10^-6/℃)。

3、本发明封装材料中主材使用耐高温高分子材料是因为其经过添加剂调整，皮革化温度可达到170℃，高于换能器技术指标；其液化温度在360℃左右，在复合材料中相对较低，注塑成型过程中避免将压电陶瓷晶体退极化，因为压电陶瓷晶体使用前是在高温条件下极化的，同样的在高温条件下也会褪极化，所以压电陶瓷晶体不易长时间置于超过其居里温度的环境，本发明使用的晶体居里温度可达380℃。

4、本发明中的随钻声波换能器，换能器的外壳和承压插针的插针座采用本发明中的封装材料注塑而成，使随钻声波换能器的外壳与承压插针的插针座注塑成一体，有效避免泥浆沿着换能器引线渗入换能器内部，增加两者之间的密封效果。

5、本发明中金属电极设置在压电陶瓷体的两端，可避免在极化过程中压电陶瓷体被击穿。

6、将引线与压电陶瓷晶体的电极采用银焊连接，可避免注塑成型过程中焊锡融化导致连接不可靠(银熔点为960℃)。

7、在注塑成型的封装材料的外表面压制橡胶，增强随钻声波换能器的防震性能，有利于换能器的安装。

附图说明

图1为本发明随钻声波换能器的剖视图；

图2为本发明随钻声波换能器的结构示意图；

图3为本发明随钻声波换能器中压电陶瓷体的侧视图；

图4为本发明随钻声波换能器中压电陶瓷体的俯视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。