一种孔中MEMS加速度传感器及电控耦合装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术一种孔中MEMS加速度传感器及电控耦合装置，包括传感器圆柱体、传感器电路和电控耦合电路，所述传感器圆柱体为不锈钢外壳，外壳外壁设有三个相同的用于安装耦合片的凹槽，传感器圆柱体一侧设有尖锥，所述传感器电路和电控耦合电路通过电源与信号接口与地震勘探仪器连接，且装配在传感器圆柱体内。所述传感器电路包括：信号调控电路和MEMS加速度传感器，信号调控电路与MEMS加速度传感器相连接；所述电控耦合电路包括：电磁控制电路和耦合片，电磁控制电路与耦合片相连接。本实用新型专利技术传感器体积小，容易安装于孔中，通电时耦合片撑开，顶住孔壁，耦合良好；断电时耦合片收缩，容易退出钻孔，使用灵活方便。

MEMS acceleration sensor and electrically controlled coupling device in hole

A MEMS acceleration sensor and an electronically controlled coupling device in a hole, including a cylinder of sensors, a sensor circuit and an electrically controlled coupling circuit. The cylinder of the sensor is a stainless steel shell, and the outer wall of the shell is provided with three same grooves for installing coupling plates, and a taper on one side of the sensor cylinder. The sensor circuit and the electric control coupling circuit are connected with the seismic exploration instrument through the power supply and the signal interface, and are assembled in the sensor cylinder. The sensor circuit includes the signal control circuit and the MEMS acceleration sensor, the signal control circuit is connected with the MEMS acceleration sensor, and the electronic control coupling circuit consists of the electromagnetic control circuit and the coupling chip, and the electromagnetic control circuit is connected with the coupling chip. The utility model is small in volume and easy to be installed in the hole. The coupling plate is open when electrified, and the coupling is good in the hole wall. When the power is broken, the coupling plate is contracted, and it is easy to withdraw from the borehole and is flexible and convenient to use.

【技术实现步骤摘要】
一种孔中MEMS加速度传感器及电控耦合装置
本技术属于地震勘探中孔中传感器的
，具体涉及一种孔中MEMS加速度传感器及电控耦合装置。
技术介绍
随着我国国民经济的迅速发展，交通建设和矿山开采等工作量不断增加，如隧道桥梁的施工和煤矿的生产在整个实施过程中承担的事故风险越来越大，灾害事故陆续发生，轻则造成巨大经济损失，重则造成重大人员伤亡事故。为了保证整个作业过程的安全，实施前必须利用物探方法来提前预报预测是否存在地质异常构造。采用物探方法必然用到各种各样的传感器，孔中加速度传感器也是重要组成部分。传感器质量的好坏关系到物探是否成功的关键环节之一。孔中加速度传感器是众多物探传感器中探测范围最广的设备之一，特别在隧道超前探测、桥梁桥墩探测、地铁探测以及煤矿安全探测等有着举足轻重的作用。但是，传统的孔中加速度传感器一般采用晶体或陶瓷材料制作，这些传感器体积大，在施工中所钻的孔径大，难于安装。传感器与孔壁的耦合一般使用炮泥或石膏填埋，由于地震波通过炮泥或石膏衰减程度大，这种耦合方式不理想。另外，这种传感器无法在本体内集成滤波和放大，而其微弱信号要经过较长的线缆到达勘探仪器，易受到外界干扰。为解决孔中加速度传感器体积大难安装、难耦合、信号衰减大且易受干扰的问题，近几年来，一些公司采用石英材料制作孔中加速度传感器，虽然体积有所减小，但还是不够理想。传感器与孔壁之间采用气囊充气进行耦合，改善了耦合效果，但由于气囊在现场需要充气装置而带来不便，同时气囊存在弹性，施工探测时产生微微振动，影响地震波传输，达不到理想效果。
技术实现思路
本技术克服现有技术存在的不足，提供一种内置信号调理、体积小易安装、耦合效果佳的孔中MENS加速度传感器及电控耦合装置。为了解决上述技术问题，本技术采用的技术方案为：一种孔中MEMS加速度传感器及电控耦合装置，包括：传感器圆柱体、传感器电路和电控耦合电路，所述传感器圆柱体为不锈钢外壳，外壳外壁设有三个相同的用于安装耦合片的凹槽，传感器圆柱体一端设有尖锥，另一端设有电源与信号接口；所述传感器电路和电控耦合电路通过电源与信号接口与地震勘探仪器连接，且装配在传感器圆柱体内。所述传感器电路包括：信号调控电路和MEMS加速度传感器，信号调控电路与MEMS加速度传感器相连接；所述电控耦合电路包括：电磁控制电路和耦合片，电磁控制电路与耦合片相连接。本技术中，所述的信号调控电路包括：放大电路和滤波电路。所述的MEMS加速度传感器的三路输出口S31、S32和S33分别与滤波电路的三路输入口L11、L12和L13连接；所述的滤波电路的三路输出口L21、L22和L23分别与放大电路的三个输入口F11、F12和F13连接；放大电路的三个输出口F21、F22和F23汇接于信号调控电路的连接端口S1；所述的电磁控制电路的三个控制端D21、D22和D23分别与第一耦合片的端口D31、第二耦合片的端口D32和第三耦合片的端口D33连接；在电磁控制电路中，三个控制端D21、D22和D23汇接于连接端口D1；所述的第一耦合片、第二耦合片和第三耦合片均安装在传感器圆柱体的凹槽上，且三个凹槽的中心处于一个圆平面，凹槽的中心处于离传感器圆柱体尖锥方向的三分之一处，三个凹槽形成的圆心夹角为120°；所述的传感器电路的端口S与信号调控电路的端口S1连接；所述的电控耦合电路的端口D与电磁控制电路的端口D1连接；所述的传感器电路的端口S和电磁控制电路的端口D汇接于电源与信号接口的连接端口DS2，通过电源与信号接口的连接端口DS1连接于地震勘探仪器。本技术与现有技术相比具有以下有益效果：1、本技术一种孔中MEMS加速度传感器及电控耦合装置，采用MEMS加速度传感器所制作的孔中传感器体积小，容易安装于孔中。传感器内部集成信号调理电路，调理后的有效信号提供给勘探仪器处理达到较好的效果。2、本技术中，所述的电控耦合电路，通电时耦合片撑开，顶住孔壁，耦合良好；断电时耦合片收缩，容易退出钻孔，使用灵活方便。这样，在使用过程中既避免了使用炮泥或石膏耦合不理想，也避免了使用气囊耦合干扰以及所需装置要求条件苛刻带来的不变。附图说明下面结合附图对本技术做进一步详细的说明。图1为本技术结构总示意图。图2为本技术信号调控电路结构与MEMS加速度传感器连接示意图。图3为本技术电磁控制电路与耦合片连接示意图。图4为本技术外壳示意图。图5为本技术外壳的侧面示意图。图中：1为电源与信号接口，2为传感器电路，3为信号调控电路，4为MEMS加速度传感器，5为电控耦合电路，6为电磁控制电路，7为耦合片,7a为第一耦合片、7b为第二耦合片7c为第三耦合片，8为放大电路，9为滤波电路，10为传感器圆柱体，11为尖锥，12为凹槽。具体实施方式为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。如图1、图4所示，一种孔中MEMS加速度传感器及电控耦合装置，包括：传感器圆柱体10、传感器电路2和电控耦合电路5，所述传感器圆柱体10为不锈钢外壳，外壳外壁设有三个相同的用于安装耦合片7的凹槽12，传感器圆柱体10一侧设有尖锥11，另一端设有电源与信号接口1，所述传感器电路2和电控耦合电路5通过电源与信号接口1与地震勘探仪器连接，且装配在传感器圆柱体10内。所述的传感器电路2包括：信号调控电路3和MEMS加速度传感器4，信号调控电路3与MEMS加速度传感器4相连接；所述电控耦合电路5包括：电磁控制电路6和耦合片7，电磁控制电路6与耦合片7相连接；所述传感器电路2和电控耦合电路5装配在圆柱形不锈钢壳内并通过电源与信号接口1与地震勘探仪器连接。具体地，如图2所示，所述的信号调控电路3包括：放大电路8和滤波电路9。所述的MEMS加速度传感器4的三路输出口S31、S32和S33分别与滤波电路9的三路输入口L11、L12和L13连接；所述的滤波电路9的三路输出口L21、L22和L23分别与放大电路8的三个输入口F11、F12和F13连接。放大电路8的三个输出口F21、F22和F23汇接于信号调控电路2的连接端口S1；在本实施例设计时，放大电路8采用三路独立放大设计方式，每一路的增益固定为50倍，放大芯片选用INA128U仪表放大器；滤波电路9采用三路独立滤波设计方式，每一路的低截频率均固定为3000Hz三阶低通滤波器，滤波芯片选用OPA735AIDBV高性能低噪声精密放大器；MEMS加速度传感器4选用高性能三轴惯性传感器LIS344ALH芯片。工作时滤波电路接收传感器传来的信号并滤除高频干扰，放大电路对有效信号进行放大后通过S1端口传输出去。具体地，如图3所示，所述的电磁控制电路6的三个控制端D21、D22和D23分别与第一耦合片(7a)的端口D31、第二耦合片(7b)的端口D32和第三耦合片(7c)的端口D33连接；在电磁控制电路6中，三个控制端D21、D22和D23汇接于连接端口D1。如图4所示，所述的第一耦合片(7a)、第二耦合片(7b)和第三耦合片(7c)均安装在传感器圆柱体10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种孔中MEMS加速度传感器及电控耦合装置，其特征在于，包括传感器圆柱体(10)、传感器电路(2)和电控耦合电路(5)，所述传感器圆柱体(10)为不锈钢外壳，传感器圆柱体(10)外壁设有三个相同的用于安装耦合片(7)的凹槽(12)，传感器圆柱体(10)一端设有尖锥(11)，另一端设有电源与信号接口(1)，所述传感器电路(2)和电控耦合电路(5)通过电源与信号接口(1)与地震勘探仪器连接，且装配在传感器圆柱体内，所述传感器电路(2)包括信号调控电路(3)和MEMS加速度传感器(4)，信号调控电路(3)与MEMS加速度传感器(4)相连接；所述电控耦合电路(5)包括电磁控制电路(6)和耦合片(7)，电磁控制电路(6)与耦合片(7)相连接。

【技术特征摘要】
1.一种孔中MEMS加速度传感器及电控耦合装置，其特征在于，包括传感器圆柱体(10)、传感器电路(2)和电控耦合电路(5)，所述传感器圆柱体(10)为不锈钢外壳，传感器圆柱体(10)外壁设有三个相同的用于安装耦合片(7)的凹槽(12)，传感器圆柱体(10)一端设有尖锥(11)，另一端设有电源与信号接口(1)，所述传感器电路(2)和电控耦合电路(5)通过电源与信号接口(1)与地震勘探仪器连接，且装配在传感器圆柱体内，所述传感器电路(2)包括信号调控电路(3)和MEMS加速度传感器(4)，信号调控电路(3)与MEMS加速度传感器(4)相连接；所述电控耦合电路(5)包括电磁控制电路(6)和耦合片(7)，电磁控制电路(6)与耦合片(7)相连接。2.根据权利要求1所述的一种孔中MEMS加速度传感器及电控耦合装置，其特征在于，所述的信号调控电路(3)包括放大电路(8)和滤波电路(9)；所述的MEMS加速度传感器(4)的三路输出口S31、S32和S33分别与滤波电路(9)的三路输入口L11、L12和L13连接；所述的滤波电路(9)的三路...

【专利技术属性】
技术研发人员：王运生，陈经章，
申请(专利权)人：福建平潭旭坤实业有限公司，郑州大学，
类型：新型
国别省市：福建,35