一種有源加速度型震動(dòng)傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種微地震信號(hào)接收裝置，屬于微地震監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域。特別是涉及一種微地震信號(hào)接收傳感器研制問題。
【背景技術(shù)】
[0002]微地震監(jiān)測技術(shù)是一種物理探測技術(shù)，通過接收來自地下的微弱的地震信號(hào)來解決多種工程問題，已經(jīng)在多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域得到應(yīng)用。
[0003]以往在進(jìn)行微地震監(jiān)測時(shí)一般使用普通的動(dòng)圈式地震檢波器(簡稱檢波器)作為微地震信號(hào)接收傳感器。動(dòng)圈式地震檢波器主要由磁鐵和線圈構(gòu)成，其內(nèi)部不含有其它電子器件，也不需要外部電源提供能量。這是一種速度型震動(dòng)傳感器，具有制造簡單，成本低，性能可靠等優(yōu)點(diǎn)。但是，速度型傳感器也具有明顯的缺點(diǎn)，一是存在“共振”或“余振”問題，會(huì)明顯降低微地震信號(hào)的分辨力；二是信號(hào)頻率響應(yīng)范圍較窄，適應(yīng)性差，信號(hào)衰減與失真較大；三是靈敏度較低；四是噪聲干擾較大，信噪比較低。雖然有多種其它類型傳感器可供選擇，但是在實(shí)際應(yīng)用中都存在不同冋題。
[0004]本實(shí)用新型采用一種專用動(dòng)圈式震動(dòng)芯體與信號(hào)控制電路相結(jié)合，利用外部電源提供能量，實(shí)現(xiàn)了一種有源加速度型震動(dòng)傳感器(簡稱有源震動(dòng)傳感器)，可為提高微地震監(jiān)測技術(shù)效果發(fā)揮重要作用。有源震動(dòng)傳感器與普通傳感器相比較具有高信噪比、高靈敏度、高分辨力等優(yōu)越特性，特別是在提高分辨力的同時(shí)，其靈敏度可以提高I個(gè)數(shù)量級(jí)以上，對(duì)于接收更加微弱的地震(微地震)信號(hào)創(chuàng)造了有利條件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明創(chuàng)造的目的
[0006]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的目的是制造一種有源加速度型震動(dòng)傳感器，作為微地震信號(hào)接收傳感器，以提高微地震監(jiān)測效果。
[0007]技術(shù)方案
[0008]普通的動(dòng)圈式地震檢波器當(dāng)遇到地下震動(dòng)信號(hào)時(shí)，其線圈就會(huì)在磁場中運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生電壓輸出信號(hào)。根據(jù)其工作原理，輸出的電壓信號(hào)的大小與線圈的運(yùn)動(dòng)速度成正比，所以稱為速度型檢波器。隨著科學(xué)的發(fā)展，人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到速度型檢波器的缺陷，因此，多年來一直在探索加速度型檢波器的研制問題。
[0009]本實(shí)用新型提供的有源加速度型震動(dòng)傳感器的設(shè)計(jì)原理是:震動(dòng)芯體仍然采用動(dòng)圈式結(jié)構(gòu)，不過要通過信號(hào)控制電路板給線圈的運(yùn)動(dòng)施加一個(gè)阻尼電流，電流的大小與線圈運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的信號(hào)大小相關(guān)，信號(hào)越大施加的阻尼電流越大，反之越小。由于阻尼電流的作用，線圈在磁場中運(yùn)動(dòng)速度就會(huì)大大減小，當(dāng)阻尼電流完全控制線圈運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈受到的阻力與外力相等，這時(shí)測量為檢波器提供的阻尼電流的大小作為有源傳感器的輸出信號(hào)。顯然，這一信號(hào)與線圈所受到的外力成正比，即與線圈運(yùn)動(dòng)的加速度成正比。所以，本實(shí)用新型提出的是一種加速度型震動(dòng)傳感器。由于需要外部電源，又稱為有源加速度型震動(dòng)傳感器。
[0010]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下:
[0011]本實(shí)用新型提供的有源加速度型震動(dòng)傳感器由傳感器外殼(1)、震動(dòng)芯體(2)、信號(hào)控制電路板(3)、電纜(4)、航空接口(5)幾部分組成，其特征在于，震動(dòng)芯體(2)是一種動(dòng)圈式結(jié)構(gòu)，震動(dòng)芯體(2 )與信號(hào)控制電路板(3 )連接成一體安裝在傳感器外殼(I)內(nèi)，通過電纜(4)將信號(hào)控制電路板(3)電源線引出連接到航空接口(5)，并通過航空接口(5)從外部為信號(hào)控制電路板(3)提供電源，在電源支持下工作。
[0012]上述的有源加速度型震動(dòng)傳感器中，震動(dòng)芯體(2)是一種專用動(dòng)圈式結(jié)構(gòu)電磁感應(yīng)芯體，其中包括兩個(gè)獨(dú)立線圈La、Lb,其極性分別為a+、a_、b+、b_，線圈La、Lb固定在同一個(gè)線圈支架ZJ上，連接成一體并在磁場中保持同步運(yùn)動(dòng)，線圈支架ZJ有彈簧片支撐。
[0013]上述的有源加速度型震動(dòng)傳感器中，信號(hào)控制電路板(3)的基本電路由集成運(yùn)算放大器和電阻構(gòu)成，與震動(dòng)芯體(2)及航空接口(5)具有確定的連接關(guān)系。
[0014]上述的有源加速度型震動(dòng)傳感器中，利用三個(gè)震動(dòng)芯體(2)組成兩兩垂直的空間方向，每個(gè)方向連接有信號(hào)控制電路板(3)即構(gòu)成三分量有源加速度型震動(dòng)傳感器。
[0015]上述的有源加速度型震動(dòng)傳感器中，利用單分量或三分量有源加速度型震動(dòng)傳感器能夠通過總電纜連接成串狀結(jié)構(gòu)。
[0016]上述的有源加速度型震動(dòng)傳感器中，航空接口(5)含有電源輸入插孔(e、f)、傳感器信號(hào)輸出插孔(a、b、C)、電路控制插孔(d、g)。
[0017]有益效果
[0018]1、震動(dòng)芯體采用動(dòng)圈式結(jié)構(gòu)，具有制造簡單、性能可靠、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)；
[0019]2、采用電源供電，通過信號(hào)控制電路板實(shí)現(xiàn)了震動(dòng)信號(hào)的加速度響應(yīng)，能夠避免線圈自由運(yùn)動(dòng)或產(chǎn)生共振，減小微地震子波的延續(xù)時(shí)間，從而提高分辨力。分辨力對(duì)提高微地震監(jiān)測效果非常重要，特別是對(duì)區(qū)分相鄰的縱波與橫波能發(fā)揮重要作用；
[0020]3、震動(dòng)芯體與信號(hào)控制電路板組成機(jī)電一體化系統(tǒng)，并安裝于同一內(nèi)殼，可以避免信號(hào)衰減和干擾；
[0021]4、有源加速度型震動(dòng)傳感器工作原理具有壓制電磁干擾特性，可以大大提高信噪比。同時(shí)通過改進(jìn)震動(dòng)芯體機(jī)械特性和電路特性，如線圈質(zhì)量、磁場強(qiáng)度、放大電路等，可以大大提高靈敏度指標(biāo)，與普通傳感器相比靈敏度可提高I個(gè)數(shù)量級(jí)以上。
【附圖說明】
[0022]圖1有源加速度型震動(dòng)傳感器結(jié)構(gòu)與電路連接示意圖。
[0023]圖2 7針航空接口示意圖。
[0024]附圖中標(biāo)號(hào)意義與說明:1.傳感器外殼，2.震動(dòng)芯體，3.信號(hào)控制電路板，4.電纜，5.航空接口，ZJ.線圈支架，La.線圈，a+.La正極，a_.La負(fù)極，Lb.線圈，b+.Lb正極，b_.Lb負(fù)極，N.磁鐵北極，S.磁鐵南極。
[0025]7針航空接口接線定義:a.傳感器信號(hào)X分量+，b.傳感器信號(hào)Y分量+，c.傳感器信號(hào)Z分量+，d.地線，e.+12V電源，f.-12V電源，g.地線。
【具體實(shí)施方式】
[0026]1、震動(dòng)芯體
[0027]震動(dòng)芯體(2)采用動(dòng)圈式結(jié)構(gòu)，制造工藝比較簡單，成本較低，性能可靠且容易控制。
[0028]根據(jù)圖1所示，震動(dòng)芯體(2)是一種專用動(dòng)圈式結(jié)構(gòu)電磁感應(yīng)芯體，其中包括兩個(gè)獨(dú)立線圈La、Lb,其極性分別為a+、a_、b+、b_。線圈La、Lb固定在同一