加速度地震檢波器的製作方法
2023-05-14 01:24:46 2
專利名稱：加速度地震檢波器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種地震檢波裝置，具體地說是一種加速度地震檢波器。
背景技術：
我們知道，石油、煤炭行業進行地質勘探時，地震檢波器是必備的工具。現有地震檢波器主要採用磁電式速度傳感器，其結構主要由外殼、上蓋、下蓋、線圈、彈片、磁體、軛鐵、電極等組成，軛鐵位於磁體上、下兩端，磁體與軛鐵的定位是通過軛鐵上的凹孔實現，它們組成磁迴路裝置，線圈繞在磁體、軛鐵外部，由彈片支撐，當外界發生震動，線圈在磁迴路中做上下往復振動，切割磁力線，輸出震動信號。磁電式地震檢波器性能的好壞主要取決於磁體的性能，體積一般都比較大，造成磁迴路裝置體積較大、成本高，使裝好的檢波器成品體積也大、成本高，造成施工困難。同時，上述裝置磁路分流和溫度補償作用也差，工作可靠性不高。另外還有電容式加速度傳感器，其是變間距差動電容傳感器，其晶片由兩片固定的外側電極和可移動的中間電極構成，中間電極的質量塊由懸臂梁支撐，受加速度的作用而左右(或上下)移動，中間電極的質量塊單靠懸臂梁的彎矩來形成變間距。其缺點是，中間電極與兩固定電極間不能平動，傳感器的線性及溫度漂移性能誤差大，過載保護能力弱。
發明內容
本實用新型所要解決的技術問題是克服上述現有技術的不足，提供一種構造緊湊、合理、裝配容易、工藝性好、線性及溫度漂移性能好，工作可靠的加速度地震檢波器。
本實用新型解決上述技術問題採用的技術方案是一種加速度地震檢波器，包括上電極、下電極和可移動的中間電極，其特徵在於上電極、下電極是以微機械加工技術形成的槽型電極，中間電極包括固定框、質量塊、懸臂梁、橫梁，質量塊由懸臂梁和橫梁組成的複合梁支撐。
本實用新型由於採用上述懸臂梁、橫梁組成的複合懸臂梁結構，對照現有技術，中間電極在兩固定電極間可以實現平動，傳感器的線性及溫度漂移性能好，過載保護能力強，溫度補償作用效果也好。本實用新型結構簡單，體積小，安裝方便，工作可靠性高。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
圖1是本實用新型的結構示意圖。
圖2是本實用新型的截面示意圖。
圖中1.上電極，2.中間電極，3.下電極，4.圍定框，5.懸臂梁，6.橫梁，7.質量塊。
具體實施方式
從圖1中可以看出，一種加速度地震檢波器，包括上電極1、下電極3和可移動的中間電極2。中間電極2受加速度的作用上、下移動，和上下電極一起構成變間距差動電容。上電極1、下電極3可以是高矽玻璃，也可以用單晶矽。它們是以微機械加工技術形成的槽型電極。上電極1、下電極3同時起到過載保護作用。中間電極2夾在上電極1、下電極3之間，其是以[100]晶向的單晶矽為基體，用微機械加工技術形成一個包括固定框4、質量塊7、懸臂梁5、橫梁6的一體複合梁結構。質量塊7由懸臂梁5和橫梁6組成的複合懸臂梁支撐，位於上電極1、下電極3和固定框4形成的槽中。受振動時，懸臂梁5受彎矩作用產生應力，起彎矩梁的作用，橫梁6受扭矩作用產生應力，起扭矩梁的作用。這樣，當感受到加速度時，其受感部件質量塊7在複合梁的支撐作用下，可以實現上下平動，避免了過去只有懸臂梁支撐，線性誤差大、過載保護能力弱等缺點。
本實用新型以微機械加工和集成電路工藝為手段形成一個變間距差動電容傳感器。當將傳感器固定在要測量的振動物體上，由於質量塊(M)的作用，使複合懸臂粱產生上下振動，質量塊同時也是電容器的中間電極。質量塊的振動與上下固定電極間產生一個變間距的差動。如圖2所示。其中一個電容C1的電容量隨極間距減小Δd，其電容量增加，而另一個電容C2隨極間距增加一個Δd，則電容量減小，其特徵方程分別為C1＝C0[1+Δd/d+(Δd/d)2+(Δd/d)3+……]
C2＝C0[1-Δd/d+(Δd/d)2-(Δd/d)3+……]電容的相對變化量ΔC/C＝2(Δd/d)[1+(Δd/d)2+(Δd/d)4+……]≈2(Δd/d)本實用新型傳感器的輸出是電容量，為應用方便起見，備有相應的C-V變換電路等。經振蕩電路作用於傳感器，再經C-V變換電路、放大電路、A/D轉換等，最後單片機輸出。可獲得模擬量輸出，也可以實現數字量輸出。具體的應用電路屬於已有技術，這裡不在詳述。
本實用新型採用彎矩與扭矩同時作用的複合梁來實現差動。這樣可以確保中間電極受振動後，能實現平行移動，大大改善傳感器的非線性、溫度漂移等特徵。
權利要求1.一種加速度地震檢波器，包括上電極、下電極和可移動的中間電極，其特徵在於上電極、下電極是以微機械加工技術形成的槽型電極，中間電極包括固定框、質量塊、懸臂梁、橫梁，質量塊由懸臂梁和橫梁組成的複合梁支撐。
2.根據權利要求1所述的加速度地震檢波器，其特徵是質量塊由懸臂梁和橫梁支撐，位於上電極、下電極和固定框形成的槽中。
專利摘要本實用新型涉及一種加速度地震檢波器，包括上電極、下電極和可移動的中間電極，上、下電極是以微機械加工技術形成的槽型電極，中間電極包括固定框、質量塊、懸臂梁、橫梁，質量塊由懸臂梁和橫梁組成的複合梁支撐。本實用新型中間電極在兩固定電極間可以實現平動，檢波器的線性及溫度漂移性能好，過載保護能力強，溫度補償作用效果也好。本實用新型結構簡單，體積小，安裝方便，工作可靠性高。
文檔編號G01V1/18GK2616915SQ0321651
公開日2004年5月19日 申請日期2003年4月14日 優先權日2003年4月14日
發明者牛德芳, 顏永安, 於國良 申請人:威海雙豐電子傳感有限公司