一种MEMS全向振动传感装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种MEMS全向振动传感装置，包括基座、印刷电路板、MEMS级三轴电容式加速度计、MEMS级三轴磁阻传感器和三维加速度传感器，所述基座是球形的，且由灌封材料组成，所述MEMS级三轴电容式加速度计安装于基座的重心位置处，用于三维全向测振，所述MEMS级三轴电容式加速度计、MEMS级三轴磁阻传感器和三维加速度传感器安装于印刷电路板上；采用灌封和制模工艺，将所述印刷电路板直接浇铸在基座的重心平面内。本发明专利技术的基座与土壤粒子同步震动，所述印刷电路板和灌封材料的选择保证了传感器壳内密度均匀、各向同性，实现了爆破震动信号的全向接收。

MEMS omnidirectional vibration sensing device

The invention discloses a MEMS omnidirectional vibration sensing device comprises a base, a printed circuit board and MEMS three axis capacitive accelerometer and MEMS three axis magnetic sensor and three-axis acceleration sensor, the base is spherical, and consists of the potting material at the position of the center of gravity of the MEMS three axis capacitive acceleration the meter is installed on the base, for the three-dimensional omnidirectional vibration, MEMS three axis capacitive accelerometer and MEMS three axis magnetic sensor and three-axis acceleration sensor mounted on a printed circuit board; the potting and moulding process, the printed circuit board is directly cast within the plane of the base in the center of gravity. The base of the invention is synchronous with the soil particle, and the selection of the printed circuit board and the encapsulating material ensures uniform and isotropic density inside the sensor shell, and realizes the omnidirectional reception of the blasting vibration signal.

【技术实现步骤摘要】
一种MEMS全向振动传感装置
本专利技术涉及地下浅层分布式震源定位的传感器领域，尤其涉及一种MEMS全向振动传感装置。
技术介绍
地下浅层分布式震源定位技术是在地下震源近场监测区域内，将大量传感器节点埋设在地下不同深度，通过自组织和多跳方式构成的无线网络，协作地感知、监测、采集、处理以及传输震源产生的震动信号，并通过分析各个节点收集到的震动信息的特征，以实现震源的定位。与地震、煤矿深层开采、石油勘探等大区域、大当量、大深度震动监测相比较，地下浅层分布式震源定位具有以下特点：1)分布的范围相对较小，属于小区域监测14；2)地下震动的深度较浅，一般不超过100m，属于地下浅层震动；3)传输介质的密度更加不均匀，往往包括浮土、岩石、沙石、密实土壤等多种类型；4)对震动位置的定位精度要求更高，往往在lm以内。地下震源定位技术属于近场震源定位技术，即在震源的近区进行定位。该技术可以有效地解决工程爆破定向拆除、地下毁伤、兵器试验场炮弹炸点定位等各种震源定位问题。是目前地下空间定位问题中研究的一个热点。地下浅层分布式震源定位目前主要借鉴地震定位方法，利用地震检波器拾取震动信号，通过地震动初至波到达时间，采用TDOA算法(timedifferenceofarrival)实现定位。但由于震源近场存在明显的频散现象，即不同频率成分的波形传播速度不同，群波速不是恒定值，采用TDOA定位时误差较大。震源近场与远场相比，不存在明显的多径干扰，因此利用各节点获取的P波的矢量方向进行DOA(directofangle)交叉定位，是实现高精度震源定位的最优方法。但其瓶颈问题是目前还没有适合变埋于地下、有效获取爆破震动信号矢量信息的震动传感器。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于如何克服现有的没有适合变埋于地下、有效获取爆破振动信号矢量信息的震动传感器等的缺陷。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种MEMS全向振动传感装置，包括基座、印刷电路板、MEMS级三轴电容式加速度计、MEMS级三轴磁阻传感器和三维加速度传感器，所述基座是球形的，所述MEMS级三轴电容式加速度计安装于基座的重心位置处，用于三维全向测振，所述MEMS级三轴电容式加速度计、MEMS级三轴磁阻传感器和三维加速度传感器安装于印刷电路板上；采用灌封和制模工艺将所述印刷电路板直接浇铸在基座的重心平面内；所述印刷电路板包含螺旋初始化线圈，所述MEMS级三轴磁阻传感器设置在所述螺旋初始化线圈的顶部，通过螺旋初始化线圈所述传感器桥臂的电流的方向平行于所述MEMS级三轴磁阻传感器的敏感轴方向；所述MEMS级三轴电容式加速度计包括：柔性基板、上电极、设于所述柔性基板的上表面、设于所述柔性基板的下表面、下电极和连接层；所述连接层包括上连接层和下连接层，所述上连接层设于所述柔性基板和上电极之间并连接所述柔性基板和上电极，所述下连接层设于所述柔性基板和下电极之间并连接所述柔性基板和下电极，所述连接层由有机物薄膜或金属薄膜制成。进一步地，所述基座的直径为3～5cm。进一步地，所述印刷电路板选用覆铜箔环氧玻纤布层压板印刷电路板，所述印刷电路板的厚度为1～5mm。具体地，所述灌封材料选自石蜡、聚氨酯泡沫塑料、环氧树脂和聚四氟乙烯中的一种或多种的组合。进一步地，所述MEMS级三轴电容式加速度计和MEMS级三轴磁阻传感器构成姿态测试模块，用于探测所述全向振动传感器三轴偏离以磁北、大地水平面和重力方向组成的大地坐标系的夹角。进一步地，所述MEMS级三轴磁阻传感器用于探测全向振动传感器X轴偏离磁北的方位角；所述MEMS级三轴电容式加速度计用于探测全向振动传感器Y轴、Z轴偏离大地水平面和重力方向的滚转角和俯仰角。本专利技术的MEMS全向振动传感器，具有如下有益效果：1、本专利技术的基座与土壤粒子同步震动，所述印刷电路板和灌封材料的选择保证了传感器壳内密度均匀、各向同性，实现了爆破震动信号的全向接收。2、本专利技术中将印刷电路板直接浇铸在基座的重心平面内，降低了传感器结构的复杂度和体积，提高了谐振频率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。图1是本专利技术MEMS全向振动传感器的结构示意图。图中：1-MEMS级三轴磁阻传感器，2-MEMS级三轴电容式加速度计，3-印刷电路板，4-三维加速度传感器，5-基座。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例一：如图1所示，本专利技术提供了一种MEMS全向振动传感装置，包括基座5、印刷电路板3、MEMS级三轴电容式加速度计2、MEMS级三轴磁阻传感器1和三维加速度传感器4，所述基座5是球形的，且由灌封材料组成，所述MEMS级三轴电容式加速度计2安装于基座5的重心位置处，用于三维全向测振，所述MEMS级三轴电容式加速度计2、MEMS级三轴磁阻传感器1和三维加速度传感器4安装于印刷电路板3上；采用灌封和制模工艺，将所述印刷电路板3直接浇铸在基座5的重心平面内。所述基座5的直径为3cm。所述印刷电路板包含螺旋初始化线圈，所述MEMS级三轴磁阻传感器设置在所述螺旋初始化线圈的顶部，通过螺旋初始化线圈所述传感器桥臂的电流的方向平行于所述MEMS级三轴磁阻传感器的敏感轴方向；所述MEMS级三轴电容式加速度计包括：柔性基板、上电极、设于所述柔性基板的上表面、设于所述柔性基板的下表面、下电极和连接层；所述连接层包括上连接层和下连接层，所述上连接层设于所述柔性基板和上电极之间并连接所述柔性基板和上电极，所述下连接层设于所述柔性基板和下电极之间并连接所述柔性基板和下电极，所述连接层由有机物薄膜或金属薄膜制成。所述印刷电路板3选用覆铜箔环氧玻纤布层压板印刷电路板3，所述印刷电路板3的厚度为1mm。所述灌封材料选自石蜡，所述MEMS级三轴电容式加速度计2和MEMS级三轴磁阻传感器1构成姿态测试模块，用于探测所述全向振动传感器三轴偏离以磁北、大地水平面和重力方向组成的大地坐标系的夹角。所述MEMS级三轴磁阻传感器1用于探测全向振动传感器X轴偏离磁北的方位角；所述MEMS级三轴电容式加速度计2用于探测全向振动传感器Y轴、Z轴偏离大地水平面和重力方向的滚转角和俯仰角。实施例二：如图1所示，本专利技术提供了一种MEMS全向振动传感装置，包括基座5、印刷电路板3、MEMS级三轴电容式加速度计2、MEMS级三轴磁阻传感器1和三维加速度传感器4，所述基座5是球形的，且由灌封材料组成，所述MEMS级三轴电容式加速度计2安装于基座5的重心位置处，用于三维全向测振，所述MEMS级三轴电容式加速度计2、MEMS级三轴磁阻传感器1和三维加速度传感器4安装于印刷电路板3上；采用灌封和制模工艺，将所述印刷电路板3直接浇铸在基座5的重心平面内。所述基座5的直径为4cm。所述印刷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MEMS全向振动传感装置，其特征在于，包括基座、印刷电路板、MEMS级三轴电容式加速度计、MEMS级三轴磁阻传感器和三维加速度传感器，所述基座是球形的，所述MEMS级三轴电容式加速度计安装于基座的重心位置处，用于三维全向测振，所述MEMS级三轴电容式加速度计、MEMS级三轴磁阻传感器和三维加速度传感器安装于印刷电路板上；采用灌封和制模工艺将所述印刷电路板直接浇铸在基座的重心平面内；所述印刷电路板包含螺旋初始化线圈，所述MEMS级三轴磁阻传感器设置在所述螺旋初始化线圈的顶部，通过螺旋初始化线圈所述传感器桥臂的电流的方向平行于所述MEMS级三轴磁阻传感器的敏感轴方向；所述MEMS级三轴电容式加速度计包括：柔性基板、上电极、设于所述柔性基板的上表面、设于所述柔性基板的下表面、下电极和连接层；所述连接层包括上连接层和下连接层，所述上连接层设于所述柔性基板和上电极之间并连接所述柔性基板和上电极，所述下连接层设于所述柔性基板和下电极之间并连接所述柔性基板和下电极，所述连接层由有机物薄膜或金属薄膜制成。

【技术特征摘要】
1.一种MEMS全向振动传感装置，其特征在于，包括基座、印刷电路板、MEMS级三轴电容式加速度计、MEMS级三轴磁阻传感器和三维加速度传感器，所述基座是球形的，所述MEMS级三轴电容式加速度计安装于基座的重心位置处，用于三维全向测振，所述MEMS级三轴电容式加速度计、MEMS级三轴磁阻传感器和三维加速度传感器安装于印刷电路板上；采用灌封和制模工艺将所述印刷电路板直接浇铸在基座的重心平面内；所述印刷电路板包含螺旋初始化线圈，所述MEMS级三轴磁阻传感器设置在所述螺旋初始化线圈的顶部，通过螺旋初始化线圈所述传感器桥臂的电流的方向平行于所述MEMS级三轴磁阻传感器的敏感轴方向；所述MEMS级三轴电容式加速度计包括：柔性基板、上电极、设于所述柔性基板的上表面、设于所述柔性基板的下表面、下电极和连接层；所述连接层包括上连接层和下连接层，所述上连接层设于所述柔性基板和上电极之间并连接所述柔性基板和上电极，所述下连接层设于所述柔性基板和下电极之间并连接所述柔性基板和下电极，所述连接层由有机物薄膜或金属薄...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗雷，
申请(专利权)人：罗雷，
类型：发明
国别省市：广东,44