[发明专利]无源压电地震检波器机芯及基于该机芯的无源压电检波器

说明书

技术领域

本发明是属于无源压电地震检波器领域，涉及一种无源压电地震检波器机芯及基于该机芯的无源压电地震检波器。

背景技术

地震勘探方法在石油物探行业一直是最主要的勘探手段。这种方法是将检波器埋置于地面，通过人工地震将地层振动信息提取出来送入地震仪，数字地震仪再将这些信息经过数据处理转换成地质结构信息。可见这些信息的源头就是检波器，检波器能够接受到的信息量大小直接影响到最后所能获得的地质结构信息量。

目前国内外使用最多的是动圈式地震检波器，但由于这种检波器自身结构的原因，其特点是高频段与低频段的接受灵敏度一致、动态范围小、有效工作频带窄、抗干扰能力较差。由于高频信号在传输过程中衰减快，就显得这种检波器接受高频信号的能力差。诸多因素反应出这种检波器的缺陷，不能很好地获得高质量的地震勘探资料。

压电陶瓷检波器相比动圈式磁电检波器，其优势在于1：它是一种加速度型传感器，频率越高接收灵敏度越高。2：有效工作频带宽，可以达到5--400Hz，而动圈式磁电检波器的工作频带大约是10--200Hz。3：抗干扰能力优于动圈式磁电检波器。4：动态范围可以达到100dB，而动圈式磁电检波器的动态范围大约为60dB。

然而，压电检波器也有它自身的缺点，例如：压电陶瓷输出的高阻态影响信号传输和仪器对接的阻抗不匹配、低频端灵敏度较低、抗跌落性能差等。如果克服了上述这些缺点的话，使用压电检波器就会比使用动圈磁电检波器进行地震勘探会取得更好的地质资料。

在压电检波器领域又分为有源压电检波器和无源压电检波器。有源压电检波器的优点是可以通过电路的放大倍数来提高整体灵敏度以及输出阻抗低，容易与仪器对接。其缺点是电子电路会引入电噪声，降低了信噪比；为电路提供电源是一件麻烦的事，需要将地震仪的电源变压后提供给检波器，局限了它的使用范围；如果检波器使用电池供电，就需要定时更换，这是一件即费钱又费事的额外工作量。

如果无源压电检波器提高了灵敏度，改善了输出阻抗，那么它比有源压电检波器就更具优势。

在石油物探行业，无源压电检波器只有在海洋勘探中作为声波接收器使用，在陆地地震勘探中目前还没有得到推广。根据公开文献报道和中国专利文献查询以及石油物探市场了解到，目前仅有的几款无源压电检波器还没有一种能够全部克服以下几方面的缺陷：灵敏度低、阻抗匹配器转换效率低、频带不够宽、抗跌落性能差以及信噪比不高等。这就是没有一种无源压电检波器在陆地石油勘探市场得到大规模推广和应用的主要原因。

用压电陶瓷片设计无源压电检波器，需根据压电陶瓷的特点主要解决下列问题：(1)压电陶瓷的高阻态。(2)高电压低电流输出特征。(3)灵敏度与带宽的矛盾体。(4)陶瓷的脆性带来的抗跌落难题。等等。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供了一种灵敏度高、有效频带宽和信噪比高的无源压电地震检波器机芯及基于该机芯的无源压电检波器。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种无源压电地震检波器机芯，包括陶瓷安装环，陶瓷安装环上下两面分别安装陶瓷片，陶瓷片是一块基板上双面正负粘贴陶瓷，基板上设有中孔，上陶瓷片上通过螺钉固定有质量体，下陶瓷片通过螺钉紧固在底座上，螺钉上设有防止螺钉与陶瓷片的基板短路的绝缘套管，底座上旋装内壳体，内壳体上方设有供正负极引线穿出的圆孔，陶瓷片的正负极引线从内壳体的上方圆孔穿出。

所述的陶瓷片是一块铍青铜基板上双面正负粘贴陶瓷，并且基板上设有中孔，铍青铜基板厚度为0.3mm。

单片陶瓷厚度为0.1mm，单片陶瓷的电容值为150～170nF，上陶瓷片的基板两面的2片陶瓷相并联，下陶瓷片的基板两面的2片陶瓷相并联，再将上下基板通过陶瓷安装环短接相串联。

一种无源压电地震检波器，包括陶瓷安装环，陶瓷安装环上下两面分别安装陶瓷片，陶瓷片是一块基板上双面正负粘贴陶瓷，基板上设有中孔，上陶瓷片上通过螺钉固定有质量体，下陶瓷片通过螺钉紧固在底座上，螺钉上设有防止螺钉与陶瓷片的基板短路的绝缘套管，底座上旋装内壳体，内壳体上方设有供正负极引线穿出的圆孔，陶瓷片的正负极引线从内壳体的上方圆孔穿出，连接到阻抗匹配器阻抗匹配器和内壳体外部安装有外壳体，外壳体的底部安装尾椎，外壳体的上部连接输出插头。