[发明专利]一体化三轴电化学地震检波器及其检测方法

说明书

本发明提供了一种一体化三轴电化学地震检波器，包括：外壳，其具有至少三个上下贯穿的流道；弹性膜，分别覆盖外壳的上、下端，与外壳一起形成一密闭的空间；敏感单元，分别设置在至少三个上下贯穿的流道中；电解质溶液，密封在由外壳、弹性膜及敏感单元形成的腔室中，在敏感单元的电极表面流动；流阻块，设置在外壳与覆盖其上端的弹性膜之间，用于将各流道间隔开。本发明还提供了一种采用所述地震检波器进行检测的方法。本发明提供的一体化三轴电化学地震检波器及其检测方法，实现了三轴振动的检测，采用的铂电极数量明显减少，且不需要采用正交支架，占用空间小，成本低，有利于三轴电化学地震检波器的集成和应用。

技术领域

本发明涉及地震检波器技术领域，尤其涉及一种一体化三轴电化学地震检波器及其检测方法。

背景技术

地震检波器是可以用来检测微小振动的传感器，因此在地质勘探、海底观测等很多领域都有很广泛的应用。由于采用的原理不同，地震检波器分为不同的种类。与其他地震检波器相比，电化学地震检波器采用电解质溶液作为惯性质量，具有工作倾角容限大、低频性能良好且成本低的优点。由于MEMS加工方法批量化加工能力强的特点，MEMS电化学地震检波器解决了采用丝网编织工艺制作而成的电化学地震检波器的一系列问题，包括一致性差、难以对齐、生产效率低下等。但是，目前单轴MEMS电化学地震检波器只能用来检测一个方向的振动，检测三轴振动的电化学地震检波器则需要三个单轴电化学地震检波器两两正交组成。这种放置方式需要通过一个稳定的、严格正交的支架来完成。这种设备可以实现三轴振动的检测，但无疑增大了检波器的体积和重量。而且，三个电化学地震检波器拥有六对铂电极，每两对电极都需要相应的差分电路实现差分输出，因此其成本是普通单轴设备的三倍以上。除此之外，每个单轴设备的封装测试等，都需要保持很高的一致性，这就加大了生产难度，降低了生产效率，在实际中应用中有非常大的局限性。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种一体化三轴电化学地震检波器的及其检测方法，减小了所采用的铂电极数量，无需额外设置正交支架结构，占用空间小，成本低，有利于三轴电化学地震检波器的广泛应用。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种一体化三轴电化学地震检波器，包括：外壳，其具有至少三个上下贯穿的流道；弹性膜，分别覆盖所述外壳的上、下端，与所述外壳一起形成一密闭的空间；敏感单元，分别设置在所述至少三个上下贯穿的流道中；电解质溶液，密封在由所述外壳、弹性膜及敏感单元形成的腔室中，在所述敏感单元的电极表面流动；以及流阻块，设置在所述外壳与覆盖其上端的弹性膜之间，用于将各流道间隔开。

优选的，所述地震检波器中，所述流阻块通过胶体与所述外壳及其上端的弹性膜粘结，将所述外壳分隔成对称的四个区域，阻挡所述电解质溶液的流动。

优选的，所述地震检波器中，所述流道为四个，分别位于分隔成的四个区域内，四个流道的中心在所述外壳中排列成正方形，所述正方形中心与所述外壳的中心重合。

优选的，所述地震检波器中，所述流道为三个，分别位于所述四个区域的其中三个区域内，三个流道的中心在所述外壳中排列成等腰直角三角形，所述等腰直角三角形的斜边中心与所述外壳的中心重合。

优选的，所述地震检波器中，所述流阻块的数量为两个，相互垂直排列设置，每个流道中心到达流阻块的垂直距离相等。

优选的，所述地震检波器中，所述敏感单元包括：绝缘层，其包括基底和该基底表面的氧化层；以及，电极层，形成于所述绝缘层的上、下表面；其中，所述敏感单元具有多个流道孔，所述电解质溶液可从所述流道孔中流过。

优选的，所述地震检波器中，所述敏感单元采用MEMS工艺制作，所述电极层通过溅射工艺制备，所述流道小孔采用深反应离子刻蚀形成。