本發(fā)明涉及一種振動(dòng)傳感器，具體涉及一種陸地震動(dòng)源目標(biāo)定位用壓電型傳感器。

背景技術(shù)：

地震波探測(cè)技術(shù)通常是利用人工制造的地震波來(lái)研究地下巖石性質(zhì)并尋找石油和天然氣，其具體過(guò)程為：首先，人為制造震源激發(fā)出地震波，然后利用事先布置好的震動(dòng)傳感器陣列將地震波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，最后利用地震儀接收和存儲(chǔ)采集到的數(shù)據(jù)形成野外地震記錄。根據(jù)地震記錄上出現(xiàn)的同相軸，經(jīng)過(guò)一系列的校正處理后就能直觀(guān)的反映地下界面形態(tài)，從而判斷是否具備生油、儲(chǔ)油條件，為后期的鉆井采油提供參考。除了用于勘探外，也可用于軍事領(lǐng)域。如部隊(duì)在進(jìn)行打靶訓(xùn)練時(shí)，由于試驗(yàn)靶場(chǎng)場(chǎng)地面積較大，特別是在連續(xù)打靶時(shí)，通過(guò)人工的方法很難判斷連續(xù)靶點(diǎn)的數(shù)量、位置。另外，當(dāng)彈藥沒(méi)有爆炸出現(xiàn)啞彈，或炸點(diǎn)飛出靶場(chǎng)外時(shí)，在靶場(chǎng)上尋找啞彈非常耗時(shí)又具有危險(xiǎn)性。為了解決上述問(wèn)題，可利用地震波探測(cè)技術(shù)對(duì)震源進(jìn)行定位。

實(shí)際工程應(yīng)用中，由于傳感器距離震源位置較遠(yuǎn)，震動(dòng)信號(hào)會(huì)比較弱，因此，基于地震波原理，采用高靈敏度低噪聲的震動(dòng)傳感器，再通過(guò)合理的陣列設(shè)計(jì)，對(duì)接收到的震源地震波進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、傳輸、數(shù)據(jù)處理，能對(duì)震源點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量、定位是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。理想的震動(dòng)傳感器既對(duì)高頻弱信號(hào)有很好的采集能力，又能兼顧低頻信號(hào)，且具有足夠的帶寬?，F(xiàn)有技術(shù)中采用的動(dòng)圈傳感器的接收頻帶主要由彈簧片的剛性和假頻決定，要想擴(kuò)展檢波器低頻特性，彈簧片剛性需小，但這樣又使得其阻尼特性變差，帶來(lái)可靠性降低等問(wèn)題，因此，動(dòng)圈傳感器的頻率下限受到限制，低頻信號(hào)接收能力差。此外，目前用的震源定位測(cè)量方法，主要是激光測(cè)距、人工實(shí)際測(cè)量等，受到許多條件的制約，比如：激光測(cè)距容易受到氣候條件影響，雨天和霧天會(huì)導(dǎo)致測(cè)量產(chǎn)生較大誤差。而人工實(shí)際測(cè)量不夠安全、實(shí)效性也差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種陸地震動(dòng)源目標(biāo)定位用壓電型傳感器，用以克服現(xiàn)有技術(shù)中易受外部環(huán)境影響、安全性差、時(shí)效性差、可靠性低的缺陷。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種陸地震動(dòng)源目標(biāo)定位用壓電型傳感器，其特殊之處在于：包括外筒體，所述外筒體兩端分別設(shè)置有上端蓋和下端蓋，所述下端蓋上設(shè)置有尾椎，上端蓋上設(shè)置有防水插頭，外筒體內(nèi)部設(shè)置有電荷放大器、電源、慣性體質(zhì)量塊、兩個(gè)壓電陶瓷環(huán)、壓電陶瓷環(huán)支架和壓電機(jī)芯底座，所述壓電機(jī)芯底座與下端蓋內(nèi)壁固定，所述兩個(gè)壓電陶瓷環(huán)相鄰設(shè)置在壓電陶瓷環(huán)支架上，兩個(gè)壓電陶瓷環(huán)的外周固定，中心可沿軸向產(chǎn)生形變位移，所述兩個(gè)壓電陶瓷環(huán)一側(cè)與壓電機(jī)芯底座固定，另一側(cè)與所述慣性體質(zhì)量塊固定，所述兩個(gè)壓電陶瓷環(huán)分別與電荷放大器電連接，電荷放大器與所述防水插頭電連接，所述電源與電荷放大器電連接。

進(jìn)一步地，所述電源包括兩個(gè)串聯(lián)的子電源。

進(jìn)一步地，所述電源通過(guò)水銀開(kāi)關(guān)與電荷放大器連接，所述外筒體水平放置時(shí)，水銀開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，外筒體垂直放置時(shí)，水銀開(kāi)關(guān)導(dǎo)通。

進(jìn)一步地，所述電源為鋰電池。

進(jìn)一步地，所述外筒體內(nèi)還設(shè)置有電池倉(cāng)，所述鋰電池設(shè)置在電池倉(cāng)內(nèi)。

本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明利用壓電效應(yīng)，選用合適的壓電陶瓷材料和慣性體質(zhì)量塊相配合，既對(duì)高頻弱信號(hào)有很好的采集能力，又能兼顧低頻信號(hào)，且具有足夠的帶寬，大大提高了可靠性。

2、本發(fā)明的電荷放大器采用雙電源供電方式，使得放大后的輸出信號(hào)中不存在直流分量，以差分方式直接輸出，不但抗干擾能力增強(qiáng)，也能完整的保留傳感器機(jī)芯的低頻成分。

3、傳感器采用鋰電池供電，設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)的電池倉(cāng)結(jié)構(gòu)，更換電池極為方便。同時(shí)，鋰電池供電電路中串入了水銀開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)，傳感器正常工作時(shí)垂直放置，此時(shí)水銀開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，電源接入電荷放大器。非工作狀態(tài)時(shí)，只要將傳感器水平放置，水銀開(kāi)關(guān)便會(huì)斷開(kāi)，極大的節(jié)省電量。

附圖說(shuō)明

圖1是實(shí)施例壓電型傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是外筒體垂直放置時(shí)，水銀開(kāi)關(guān)導(dǎo)通狀態(tài)的電荷放大器供電電路圖；

圖3是外筒體水平放置時(shí)，水銀開(kāi)關(guān)斷開(kāi)狀態(tài)的電荷放大器供電電路圖；

圖中：1—防水插頭，2—線(xiàn)纜密封加緊接頭，3—上端蓋，4—電池倉(cāng)，5—鋰電池，6—慣性體質(zhì)量塊，7—壓電陶瓷環(huán)，8—壓電機(jī)芯底座，9—下端蓋，10—尾椎，11—水銀開(kāi)關(guān)，12—電荷放大器，13—外筒體，14—壓電陶瓷環(huán)支架。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明加以詳細(xì)說(shuō)明。

本發(fā)明利用壓電效應(yīng)，即當(dāng)沿一定方向?qū)δ承┙橘|(zhì)施力使其變形時(shí)，介質(zhì)內(nèi)部就產(chǎn)生極化現(xiàn)象，使其兩個(gè)表面產(chǎn)生數(shù)量相等符號(hào)相反的電荷，即產(chǎn)生了電動(dòng)勢(shì)，配合慣性體質(zhì)量塊，將震動(dòng)轉(zhuǎn)換成了電信號(hào)。當(dāng)外部振動(dòng)迫使慣性體質(zhì)量塊位移時(shí)，通過(guò)質(zhì)量塊壓迫壓電陶瓷產(chǎn)生電荷信號(hào)，產(chǎn)生的電荷信號(hào)加上相應(yīng)的電荷放大器后輸出。

如圖1所示，實(shí)施例提供一種陸地震動(dòng)源目標(biāo)定位用壓電型傳感器，包括外筒體13，外筒體13兩端分別設(shè)置有上端蓋3和下端蓋9，下端蓋9上設(shè)置有尾椎10，上端蓋3上設(shè)置有通過(guò)線(xiàn)纜密封加緊接頭2固定的防水插頭1，外筒體13內(nèi)部設(shè)置有電荷放大器12、電源、電池倉(cāng)4、慣性體質(zhì)量塊6、兩個(gè)壓電陶瓷環(huán)7、壓電陶瓷環(huán)支架14和壓電機(jī)芯底座8，壓電機(jī)芯底座8與下端蓋9內(nèi)壁固定，兩個(gè)壓電陶瓷環(huán)7相鄰設(shè)置在壓電陶瓷環(huán)支架14上，兩個(gè)壓電陶瓷環(huán)7的外周固定，中心可沿軸向產(chǎn)生形變位移，兩個(gè)壓電陶瓷環(huán)7一側(cè)與壓電機(jī)芯底座8固定，另一側(cè)與慣性體質(zhì)量塊6固定，兩個(gè)壓電陶瓷環(huán)7分別與電荷放大器12電連接，電荷放大器12與防水插頭1電連接，電源與電荷放大器12電連接，電源設(shè)置在電池倉(cāng)4內(nèi)。

如圖2-圖3所示，電源包括兩個(gè)串聯(lián)的鋰電池5，電源通過(guò)水銀開(kāi)關(guān)11與電荷放大器12連接，外筒體13水平放置時(shí)，水銀開(kāi)關(guān)11斷開(kāi)，外筒體13垂直放置時(shí)，水銀開(kāi)關(guān)11導(dǎo)通。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明具體涉及一種陸地震動(dòng)源目標(biāo)定位用壓電型傳感器，用以克服現(xiàn)有技術(shù)中易受外部環(huán)境影響、安全性差、時(shí)效性差、可靠性低的缺陷。包括外筒體，外筒體兩端分別設(shè)置有上端蓋和下端蓋，下端蓋上設(shè)置有尾椎，上端蓋上設(shè)置有防水插頭，外筒體內(nèi)部設(shè)置有電荷放大器、電源、慣性體質(zhì)量塊、兩個(gè)壓電陶瓷環(huán)、壓電陶瓷環(huán)支架和壓電機(jī)芯底座，壓電機(jī)芯底座與下端蓋內(nèi)壁固定，兩個(gè)壓電陶瓷環(huán)相鄰設(shè)置在壓電陶瓷環(huán)支架上，兩個(gè)壓電陶瓷環(huán)的外周固定，中心可沿軸向產(chǎn)生形變位移，兩個(gè)壓電陶瓷環(huán)一側(cè)與壓電機(jī)芯底座固定，另一側(cè)與慣性體質(zhì)量塊固定，兩個(gè)壓電陶瓷環(huán)分別與電荷放大器電連接，電荷放大器與防水插頭電連接，電源與電荷放大器電連接。

技術(shù)研發(fā)人員：強(qiáng)明明;張朋;于一鳴
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安思坦測(cè)控技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.25
技術(shù)公布日：2017.09.15