一种压电加速度检波器的机芯，其惯性体组件设于两个压电转换元件之间，三者固连为一体。惯性体组件中心的永磁体嵌于两导磁极靴间，绝缘帽嵌于导磁极靴外侧，固定螺丝穿过压电转换元件的中心孔将两个压电转换元件分别固定于两个导磁极靴外侧。压电转换元件和惯性体组件弹片支撑于弹片绝缘震子架和绝缘间隔圈上。涡流环嵌于弹片绝缘震子架内侧。本发明专利技术解决了背景技术中阻尼源与惯性体相分离，无法使惯性体的质量和阻尼同时具有较好的一致性，以及产品性能的一致性不易确保的技术问题。由本发明专利技术构成的压电检波器输出振幅高，抗初始波形的余震即“尾巴”的能力强，频带宽，几乎无失真，抗电磁、机械噪声能力强。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种地震勘探用检波器，属有源检波器，尤其涉及一种压电加速度检波器的机芯。
技术介绍
地质物探地震波信号中含高低频分量。其中低频分量较丰富。信号在地层内传播的过程中，高频分量的能量损失较快，传播愈远，损失比例愈大。高频信号越弱，对勘探地层分辨率愈不利。目前，地质物探技术已发展至高分辨勘探，高分辨勘探的瓶颈主要是对于深层、薄层高频弱信号的采集，采集的源头即是检波器。物探行业使用的检波器主要分为速度型检波器和加速度型检波器两类。速度型检波器对高低频分量的接受能力相同，对衰减严重的高频分量不易接受。加速度型检波器对高低频信号均有良好的接受能力，尤其对衰减严重的高频信号的接受更具优势。加速度型检波器，能提高高分辨率勘探效果，能更快、更准确地反映探测层的地层结构，实现地下深层、浅层、薄层的高分辨率勘测。现有的加速度型检波器主要有下列两类一类是电磁感应式涡流加速度检波器。如，中国专利87 1 05424；中国专利952 45142.5等。该类加速度检波器是通过磁电涡流的二次感应形成加速度信号输出，结构受弹性元件和质量块尺寸、重量等因素的限制，使自然频率不能太小，工作频率范围受限，无法消除谐波失真，因此，加速度灵敏度难以提高。另一类是采用惯性式加速度传感器响应原理的加速度检波器。该类加速度检波器有采用微机械加速度传感器MEMS(Microelectro-mechanical Systems)的电容式微机械加速度传感器，如，美国I/O公司的MEMS的微机械加速度传感器(VectorSeisSVSM Module Digital Sensor)和中国专利03 2 16512.9等；有采用光电及光纤的加速度检波器，如，中国专利03 1 00433.4；中国专利03 2 00396.X；中国专利03 236644.2等；还有压电式加速度检波器，如，西安石油大学研制的YD2000型陆用压电地震加速度检波器；中国专利93 2 32320.0；中国专利00 2 26749.7等。这类加速度检波器的质量块的相对位移与被测振动的加速度成正比，因而可用质量块的位移来反映被测振动的加速度大小；其最大优点是它具有零频率持性，即理论上它的下限测量频率为零，实际下限测量频率也极低。此外，为使谐振频率远大于被测振动频率，加速度检波器的尺寸、惯性体质量可设计的很小，一般可小于1g，故对被测对象的附加影响非常小。但该类加速度检波器采用的是传统的无阻尼元件的的机械结构，元件内部的阻尼很小，一般ξ＜0.04，加速度传感器幅频特性的表达式如下A(ω)=zd2xdt2=zmxmω2=1ωn22+2]]>其中A(ω)-加速度振幅；Zm-输出位移；Xm-被测振动的位移量；ω-频率；ωn-自然频率(压电传感器ωn＞ω)；ξ-阻尼。依据上述惯性式加速度传感器幅频特性的数学模型可视为无阻尼系统。在实际的地质地震物探施工中，检波器置于地表与大地耦合，使阻尼很小或无阻尼。高振幅输出信号的加速度检波器，会采集到了大量的俗称“尾巴”的初始余震干扰信号。实践中，要弥补这种阻尼的不足，要求施工使用的检波器必须提供一定的阻尼，使检波器输出的初始波形的余震即“尾巴”尽可能小，以确保有效信号的真实采集。中国专利03 2 50863.8公开了一种非磁感应式地震检波器，其是采用磁感应涡流阻尼的“光学地震检波器”，其磁场为可调式固定磁场，惯性体元件及弹性元件置于固定磁场之中。采用这种设计方案，信号采集与输出采用的是光学器件；阻尼源与惯性体相分离，不能融为一体。实际规模化生产时，产品工艺精度及产品性能的一致性不易确保。光学信号远距离传输的成本相对较高。总之，满足高分辨率采集求时，为弥补系统阻尼的不足，压电加速度检波器的惯性体质量和阻尼是一对矛盾体。现有技术中，自身惯性体质量很小的压电检波器，由于其产生的弹性振动幅度相应较小，故一般采用空气阻尼；而采用较大惯性体质量的压电检波器，由于其产生的弹性振动幅度相应较大，一些对系统阻尼要求不高的产品，若允许对信号的分辨率要求不太高，采用空气阻尼时，即可允许子波的余波长些。要使波形的振幅大，惯性体的质量就必须增大；要使波形的余震即“尾巴”小，阻尼就必须足够大。现有技术无法使惯性体的质量和阻尼同时具有较好的一致性，因而无法保证传感器所采集到的波形的一致性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种压电加速度检波器的机芯，其解决了
技术介绍
中阻尼源与惯性体相分离，无法使惯性体的质量和阻尼同时具有较好的一致性，因而无法保证传感器所采集到的波形的一致性，以及产品工艺精度及产品性能的一致性不易确保的技术问题。本专利技术的技术解决方案是一种压电加速度检波器的机芯，包括惯性体和压电转换元件；所述的压电转换元件由弹片6和分别固定于弹片6两面的压电晶片7构成；其特征在于所述的惯性体由惯性体组件构成；所述的惯性体组件设置于两个压电转换元件之间，三者固定连接为一体；所述的惯性体组件包括绝缘帽8、固定螺丝10、永磁体11及导磁极靴12，所述惯性体组件中心的永磁体11嵌于两个导磁极靴12之间，绝缘帽8嵌于导磁极靴12的外侧，固定螺丝10分别穿过两个压电转换元件的中心孔21将该两个压电转换元件绝缘固定于两个导磁极靴12的外侧；所述的弹片绝缘震子架3设置于两个绝缘间隔圈14之间，所述的压电转换元件和惯性体组件位于弹片绝缘震子架3和绝缘间隔圈14围成的空间内，并通过弹片6支撑固定于弹片绝缘震子架3和绝缘间隔圈14上；涡流环5嵌于弹片绝缘震子架3内侧。上述涡流环5可嵌于导磁环4内，所述的涡流环5与导磁极靴12之间设有一环型磁场间隙；所述的导磁环4与涡流环5一起嵌于弹片绝缘震子架3内侧。上述惯性体组件中心的永磁体11可嵌于导磁分流环13内，所述永磁体11和导磁分流环13设置于两个导磁极靴12之间。上述固定螺丝10和绝缘帽8之间可设置垫片9。上述中心孔21可以是位于压电转换元件轴心的单孔，也可以由绕压电转换元件轴心均布的三个或多个孔构成。上述绝缘帽8可为一个，其嵌于两个导磁极靴12之一的外侧；上述绝缘帽8也可为两个，该两个绝缘帽8分别嵌于两个导磁极靴12的外侧。上述压电转换元件、惯性体组件、弹片绝缘震子架3及绝缘间隔圈14外部可设置金属壳19，所述压电晶片7的一个极与金属壳19通过导线相连接。上述压电晶片7的材质可采用锆钛酸铅、钛酸铅或钛酸钡；上述弹片6的材质可采用磷青铜、锡磷青铜或铍青铜；上述永磁体11可采用钕铁硼磁体或钐钴磁体；上述涡流环5可采用铜或铝。本专利技术具有以下优点1.本专利技术对深层、薄层的高频弱信号具有很好的采集能力，同时又能兼顾低频信号，且具有足够的带宽。带宽为3～1500HZ。2.惯性体的质量和阻尼的一致性好，故传感器采集到的波形一致性即同相轴好；惯性体的质量大，采集到波形的振幅大；阻尼大，波形的余震即“尾巴”小。3.采用大模量弹片，有利于压电晶片的弯曲变形输出高振幅信号；其形成的幅频、相频特性曲线良好，可近似达到零频率特性，自身灵敏度具有6dB/oct的上升速率。4.机芯采用磁感应涡流阻尼，使阻尼具有较大的可调性和可控性，采集到波形的一致性好，波形的余震即“尾巴”小，充分满足了高分辨率采集对地震波本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种压电加速度检波器的机芯，包括惯性体和压电转换元件；所述的压电转换元件由弹片（６）和分别固定于弹片（６）两面的压电晶片（７）构成；其特征在于：所述的惯性体由惯性体组件构成；所述的惯性体组件设置于两个压电转换元件之间，三者固定连接为一体；所述的惯性体组件包括绝缘帽（８）、固定螺丝（１０）、永磁体（１１）及导磁极靴（１２），所述惯性体组件中心的永磁体（１１）嵌于两个导磁极靴（１２）之间，绝缘帽（８）嵌于导磁极靴（１２）的外侧，固定螺丝（１０）分别穿过两个压电转换元件的中心孔（２１）将该两个压电转换元件绝缘固定于两个导磁极靴（１２）的外侧；所述的弹片绝缘震子架（３）设置于两个绝缘间隔圈（１４）之间，所述的压电转换元件和惯性体组件位于弹片绝缘震子架（３）和绝缘间隔圈（１４）围成的空间内，并通过弹片（６）支撑固定于弹片绝缘震子架（３）和绝缘间隔圈（１４）上；涡流环（５）嵌于弹片绝缘震子架（３）内侧。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：朱军，
申请(专利权)人：朱军，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]
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