隔离式的弯曲型压电加速度机芯的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种隔离式的弯曲型压电加速度机芯，包括外壳，设置在外壳内的上惯性体、下惯性体和机电转换系统；上惯性体和下惯性体的质量相等；上惯性体包括第一绝缘垫、压紧螺母；下惯性体包括圆盘型金属底座；机电转换系统包括金属中心轴、绝缘套、负引出线以及至少一个压电陶瓷单元；压电陶瓷单元包括正引出线、外壳底部设置有带外螺纹的连接柱。外壳上设置有引线孔，引线孔内设置有能够密封外壳的绝缘子或绝缘密封介质，正引出线和负引出线通过绝缘子与外部电连接、或穿过绝缘密封介质上与外部电连接。本实用新型提供了一种能够抑制电干扰和机械干扰的隔离式的弯曲型压电加速度机芯。
【专利说明】 隔离式的弯曲型压电加速度机芯
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种地震物探检波器的机芯，尤其涉及一种隔离式的弯曲型压电加速度机芯。
【背景技术】
[0002]信噪比是决定一种检波器提取信号能力的一项关键参数，而如何抑制干扰是保证信噪比重要条件，我们常见的干扰方式主要分两种，一是电磁干扰；另一种是机械振动干扰，就电磁干扰而言，解决的办法比较直接，主要是通过屏蔽的方法，把电磁干扰和信号源隔离开来，达到抑制的效果；而对机械干扰的抑制，相对就比较复杂了，由于检波器不具有智能识别的能力，无法区分有效和无效信号，因此解决的方法就不能全隔离，而必须把有效信号的路径和干扰的路径分别对待处理，主要采用的方法是，通过结构设计和材料优化，使有效信号能获得最大限度的提取，而干扰得到最大限度的抑制，同时，压电陶瓷片对湿度的影响也非常敏感，受潮后的压电陶瓷片电性能急剧变差，抗干扰能力迅速降低，导致信噪比降低，因此，目前弯曲式压电机芯存在着各自不足。
[0003]中国专利ZL.200820030163.4公开了一种弯曲形压电加速度传感器，这种检波器的机芯没有采用隔离式的结构，而是把压电机芯的外壳与传感器的护壳共用了，由于来自空间的机械干扰是通过护壳传入压电机芯的，因此使得压电机芯对空间传入的机械干扰抑制效果非常差，从而使得传感器的信噪比很低，同时对电磁干扰未采用全封闭结构，对电干扰抑制呈开环状态，加之机芯没有封闭独立，密封防潮效果也不好。
[0004]中国专利zl.201120534441.1也是公开了一种物性型弯曲压电加速度传感器机架及其传感器，虽然传感器的压电机芯采用了封闭独立方式，但压电机芯和检波器护壳之间是通过压电机芯外径部分的螺纹相连接的，这就使得压电机芯径向与检波器护壳成为一体，这种较大面积的螺纹连接，同样会使空间机械干扰很容易地传给机芯，使得机芯的信噪比降低，同时由于外壳只有铝材做屏蔽，对电磁干扰的抑制效果也不好，密封防潮效果也不好，从而使得检波器总体稳定性变差。
[0005]综上所述，现有的检波器都未能很好的解决压电机芯对电磁和机械干扰的抑制效果，从而容易造成检波器的信噪比降低，稳定性变差，这些因素都会直接影响到检波器的品质。
实用新型内容
[0006]本实用新型提供了一种能够抑制电干扰和机械干扰的隔离式的弯曲型压电加速度机芯。
[0007]本实用新型的技术解决方案是:
[0008]一种隔离式的弯曲型压电加速度机芯，包括外壳，设置在外壳内的上惯性体、下惯性体和机电转换系统；
[0009]其特殊之处在于:[0010]所述上惯性体和下惯性体的质量相等；上惯性体包括第一绝缘垫、压紧螺母；下惯性体包括圆盘型金属底座；机电转换系统包括金属中心轴、绝缘套、负引出线以及至少一个压电陶瓷单元；
[0011]金属中心轴的下端与圆盘型金属底座固连，金属中心轴上自上而下套有第一绝缘垫和至少一个压电陶瓷单元，由压紧螺母向下压紧在圆盘型金属底座上；
[0012]所述绝缘套设置于压电陶瓷单元在金属中心轴上的套接位置；
[0013]所述压电陶瓷单元包括正引出线、金属基片、设置在金属基片上表面中部、下表面中部的压电陶瓷、设置在其中一个压电陶瓷外表面的导电片；所述正引出线一端与导电片电连接，所述负引出线与金属中心轴电连接；
[0014]所述外壳底部设置有带外螺纹的连接柱，所述外壳上设置有引线孔，引线孔内设置有能够密封外壳的绝缘子或绝缘密封介质，所述正引出线和负引出线通过绝缘子与外部电连接、或穿过绝缘密封介质上与外部电连接；
[0015]压电陶瓷单元的数量为I个，则金属基片露在压电陶瓷外的部分绝缘固定在外壳的内侧壁上；或者压电陶瓷单元的数量大于I个，则各个压电陶瓷单元的正引出线串接，每个金属基片露在压电陶瓷外的部分分别绝缘固定在外壳的内侧壁上。
[0016]基于上述技术方案，本实用新型还做出以下优化还限定:
[0017]上述外壳为双层金属外壳，该双层金属外壳的内层为招壳、外层为铁壳。
[0018]上述金属基片的形状为圆形、椭圆形或长方形,优选圆形。
[0019]设压电陶瓷单元的高度为L，L / 2高处对应的位置为中点；
[0020]所述第一绝缘垫、压紧螺母、位于中点以上的金属中心轴和位于中点以上的导电片与圆盘型金属底座、位于中点以下的金属中心轴和位于中点以下的导电片的质量相等。
[0021]上述压电陶瓷单元有多个，外壳包括设置有内台阶的下壳体、与下壳体内侧面螺接的压紧螺盖、设置在下壳体内台阶和压紧螺盖下端面之间的多个绝缘体，每个金属基片露在压电陶瓷外的部分分别设置在多个绝缘体之间；所述多个绝缘体用于金属基片之间以及金属基片与下壳体之间的绝缘。
[0022]上述上惯性体还包括设置在第一绝缘垫和压紧螺母之间的压紧垫圈。
[0023]上述压电陶瓷单元的数量小于30个。
[0024]上述绝缘密封介质为密封胶。
[0025]上述金属基片为铜基片。
[0026]本实用新型的优点是:
[0027]1、本实用新型的上惯性体和下惯性体的质量相等，解决了上惯性体和下惯性体的质量不相等带来的静挠度变大；
[0028]2、抗机械干扰能力强:物探用检波器是与地表耦合的，用于接收来自地下的反射信号，因此，我们可以认为:有效信号的传入路径，只是检波器下壳体的底部，而其他路径传入的信号应是干扰信号，本实用新型的机芯与护壳相连接的部分仅有机芯底部的连接柱，其他部分与护壳形成间隙，保持一种隔离状态，使得这些路径传入机芯信号能量大大弱化，从而达到对机械干扰抑制和衰减之效果；
[0029]3、电磁屏蔽效果好:由于机芯采用了铝和铁双层金属封闭，因此，对来自空间的电磁干扰必然起到很好的屏蔽作用；[0030]4、压电陶瓷防潮性好:全封闭的金属外壳结构，用绝缘密封介质对机芯正负极引线孔进行封口，使得压电陶瓷与外界隔离，防止了外界温度变化对压电陶瓷的影响，降低了成本，对本实用新型的机芯保持稳定性非常有益。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1是本实用新型的剖面结构示意图；
[0032]图2是本实用新型在检波器中的应用示意图；
[0033]图3是设置有压电陶瓷的金属基片的俯视图。
[0034]附图标记:
[0035]1-压紧螺盖；2_压紧螺母；3_压紧垫圈；4_第一绝缘垫；5_导电片；6_压电陶瓷；7-第二绝缘垫；8_金属中心轴；9-绝缘套；10_下壳体；11_绝缘内衬；12_第三绝缘垫；13-绝缘子，14-正引出线；15_负引出线；16_连接柱；18_外壳；19_机芯；20_护壳；21_金
属基片。
【具体实施方式】
[0036]本实用新型提供一种隔离式的弯曲型压电加速度机芯，如图1所示，包括外壳18，设置在外壳内的上惯性体、下惯性体和机电转换系统。上惯性体和下惯性体的质量相等，上惯性体包括第一绝缘垫4、压紧螺母2 ;下惯性体包括圆盘型金属底座；机电转换系统包括金属中心轴8、绝缘套9、负引出线15以及至少一个压电陶瓷单元。
[0037]如图1和图2所示，外壳底部设置有带外螺纹的连接柱16，机芯19通过该连接柱与待连接的护壳20固连，固连后，仅通过外壳底部的连接柱与护壳固连，外壳与该护壳之间的其他部分未接触形成间隙，保持机芯的外壳与护壳之间相隔离，使得这些路径传入机芯信号能量大大弱化，从而达到对机械干扰抑制和衰减之效果。
[0038]外壳可以米用内层为招壳、夕卜层为铁壳的双层金属外壳。由于招壳对电干扰有较好的屏蔽效果，铁壳对磁干扰有较好的屏蔽作用，因而，采用内层为铝壳、外层为铁壳的双层金属外壳，可以更好的屏蔽来自空间的电磁干扰。
[0039]金属中心轴的下端与圆盘型金属底座固连，金属中心轴上自上而下套有第一绝缘垫和至少一个压电陶瓷单元，由压紧螺母向下压紧在圆盘型金属底座上；所述绝缘套设置于压电陶瓷单元在金属中心轴上的套接位置；可以避免不同的压电陶瓷单元的金属基片发生短路。为了解决上惯性体和下惯性体的质量不相等带来的静挠度变大，本实用新型的上惯性体和下惯性体的质量相等。
[0040]压电陶瓷单元包括正引出线14、金属基片21、设置在金属基片上表面中部、下表面中部的压电陶瓷6，金属基片可以采用铜基片。金属基片的形状为圆形、椭圆形或长方形，优选圆形(如图3)。为了使不同的压电陶瓷之间串联导通，在金属基片的其中一个压电陶瓷上设置了导电片5，压电陶瓷单元的数量为I个，则金属基片露在压电陶瓷外的部分绝缘固定在外壳的内侧壁上；或者压电陶瓷单元的数量大于I个，则各个压电陶瓷单元的正引出线串接，每个金属基片露在压电陶瓷外的部分分别绝缘固定在外壳的内侧壁上。
[0041]正引出线一端与导电片电连接，不同压电陶瓷单元的正引出线串接，负引出线与金属中心轴电连接；外壳上设置有引线孔，引线孔内设置有绝缘密封外壳的绝缘子13或绝缘密封介质，正引出线和负引出线通过绝缘子与外部电连接、或穿过绝缘密封介质上与外部电连接。
[0042]设压电陶瓷单元的高度为L，L / 2高处对应的位置为中点。为了进一步解决上惯性体和下惯性体的质量不相等带来的静挠度变大的技术问题，第一绝缘垫、压紧螺母、位于中点以上的金属中心轴和位于中点以上的导电片与圆盘型金属底座、位于中点以下的金属中心轴和位于中点以下的导电片的质量相等。。
[0043]为了更方便的装配本实用新型，绝缘密封介质可以采用密封胶，当本实用新型的机芯装配完成后，用绝缘密封介质填充引线孔，便可使机芯内部与外部隔离开来，使得外壳的成为全封闭外壳。
[0044]本实用新型的压电陶瓷单元的数量优选多个，外壳包括设置有内台阶的下壳体
10、与下壳体内侧面螺接的压紧螺盖1、设置在下壳体内台阶和压紧螺盖下端面之间的多个绝缘体，每个金属基片露在压电陶瓷外的部分分别设置在多个绝缘体之间；多个绝缘体用于金属基片之间以及金属基片与下壳体之间的绝缘。
[0045]其中，上惯性体还包括设置在第一绝缘垫和压紧螺母之间的压紧垫圈3，由于压紧螺母在旋转过程中会对第一绝缘垫造成的磨损，压紧垫圈可以防止压紧螺母与第一绝缘垫直接接触，保护了第一绝缘垫。压电陶瓷单元的数量可以为1-30个。绝缘体包括第二绝缘垫7、第三绝缘垫12和绝缘内衬11，第二绝缘垫与压紧螺盖的下端面直接接触，第三绝缘垫和绝缘内衬位于第二绝缘垫的下表面，绝缘内衬设置在第三绝缘垫和外壳之间，第三绝缘垫与压电陶瓷单元的数量一直，相邻压电陶瓷单元的金属基片露在压电陶瓷外的部分之间被第三绝缘垫电绝缘；金属基片露在压电陶瓷外的部分与下壳体之间被绝缘内衬电绝缘。
【权利要求】
1.一种隔离式的弯曲型压电加速度机芯，包括外壳，设置在外壳内的上惯性体、下惯性体和机电转换系统； 其特征在于: 所述上惯性体和下惯性体的质量相等；上惯性体包括第一绝缘垫、压紧螺母；下惯性体包括圆盘型金属底座；机电转换系统包括金属中心轴、绝缘套、负引出线以及至少一个压电陶瓷单元； 金属中心轴的下端与圆盘型金属底座固连，金属中心轴上自上而下套有第一绝缘垫和至少一个压电陶瓷单元，由压紧螺母向下压紧在圆盘型金属底座上； 所述绝缘套设置于压电陶瓷单元在金属中心轴上的套接位置； 所述压电陶瓷单元包括正引出线、金属基片、设置在金属基片上表面中部、下表面中部的压电陶瓷、设置在其中一个压电陶瓷外表面的导电片；所述正引出线一端与导电片电连接，所述负引出线与金属中心轴电连接； 所述外壳底部设置有带外螺纹的连接柱，所述外壳上设置有引线孔，引线孔内设置有能够密封外壳的绝缘子或绝缘密封介质，所述正引出线和负引出线通过绝缘子与外部电连接、或穿过绝缘密封介质上与外部电连接； 压电陶瓷单元的数量为I个，则金属基片露在压电陶瓷外的部分绝缘固定在外壳的内侧壁上；或者压电陶瓷单元的数量大于I个，则各个压电陶瓷单元的正引出线串接，每个金属基片露在压电陶瓷外的部分分别绝缘固定在外壳的内侧壁上。
2.根据权利要求1所述的隔离式的弯曲型压电加速度机芯，其特征在于: 所述外壳为双层金属外壳，该双层金属外壳的内层为招壳、外层为铁壳。
3.根据权利要求2所述的隔离式的弯曲型压电加速度机芯，其特征在于: 所述金属基片的形状为圆形、椭圆形或长方形。
4.根据权利要求3所述的隔离式的弯曲型压电加速度机芯，其特征在于: 所述金属基片的形状为圆形。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的隔离式的弯曲型压电加速度机芯，其特征在于: 设压电陶瓷单元的高度为L，L / 2高处对应的位置为中点； 所述第一绝缘垫、压紧螺母、位于中点以上的金属中心轴和位于中点以上的导电片与圆盘型金属底座、位于中点以下的金属中心轴和位于中点以下的导电片的质量相等。
6.根据权利要求5所述的隔离式的弯曲型压电加速度机芯，其特征在于:所述压电陶瓷单元有多个，外壳包括设置有内台阶的下壳体、与下壳体内侧面螺接的压紧螺盖、设置在下壳体内台阶和压紧螺盖下端面之间的多个绝缘体，每个金属基片露在压电陶瓷外的部分分别设置在多个绝缘体之间；所述多个绝缘体用于金属基片之间以及金属基片与下壳体之间的绝缘。
7.根据权利要求6所述的隔离式的弯曲型压电加速度机芯，其特征在于:所述上惯性体还包括设置在第一绝缘垫和压紧螺母之间的压紧垫圈。
8.根据权利要求7所述的隔离式的弯曲型压电加速度机芯，其特征在于:所述压电陶瓷单元的数量小于30个。
9.根据权利要求8所述的隔离式的弯曲型压电加速度机芯，其特征在于:所述绝缘密封介质为密封胶。
10.根据权利要求9所述的隔离式的弯曲型压电加速度机芯，其特征在于:所述金属基片为铜 基片。
【文档编号】G01P15/09GK203798824SQ201420164975
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年4月4日 优先权日:2014年4月4日
【发明者】朱军 申请人:西安陆海地球物理科技有限公司