一种有源加速度型震动传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种微地震信号接收装置，属于微地震监测技术领域。特别是涉及一种微地震信号接收传感器研制问题。
【背景技术】
[0002]微地震监测技术是一种物理探测技术，通过接收来自地下的微弱的地震信号来解决多种工程问题，已经在多个技术领域得到应用。
[0003]以往在进行微地震监测时一般使用普通的动圈式地震检波器(简称检波器)作为微地震信号接收传感器。动圈式地震检波器主要由磁铁和线圈构成，其内部不含有其它电子器件，也不需要外部电源提供能量。这是一种速度型震动传感器，具有制造简单，成本低，性能可靠等优点。但是，速度型传感器也具有明显的缺点，一是存在“共振”或“余振”问题，会明显降低微地震信号的分辨力；二是信号频率响应范围较窄，适应性差，信号衰减与失真较大；三是灵敏度较低；四是噪声干扰较大，信噪比较低。虽然有多种其它类型传感器可供选择，但是在实际应用中都存在不同冋题。
[0004]本实用新型采用一种专用动圈式震动芯体与信号控制电路相结合，利用外部电源提供能量，实现了一种有源加速度型震动传感器(简称有源震动传感器)，可为提高微地震监测技术效果发挥重要作用。有源震动传感器与普通传感器相比较具有高信噪比、高灵敏度、高分辨力等优越特性，特别是在提高分辨力的同时，其灵敏度可以提高I个数量级以上，对于接收更加微弱的地震(微地震)信号创造了有利条件。
【发明内容】
[0005]发明创造的目的
[0006]本实用新型设计的目的是制造一种有源加速度型震动传感器，作为微地震信号接收传感器，以提高微地震监测效果。
[0007]技术方案
[0008]普通的动圈式地震检波器当遇到地下震动信号时，其线圈就会在磁场中运动，从而产生电压输出信号。根据其工作原理，输出的电压信号的大小与线圈的运动速度成正比，所以称为速度型检波器。随着科学的发展，人们已经认识到速度型检波器的缺陷，因此，多年来一直在探索加速度型检波器的研制问题。
[0009]本实用新型提供的有源加速度型震动传感器的设计原理是:震动芯体仍然采用动圈式结构，不过要通过信号控制电路板给线圈的运动施加一个阻尼电流，电流的大小与线圈运动产生的信号大小相关，信号越大施加的阻尼电流越大，反之越小。由于阻尼电流的作用，线圈在磁场中运动速度就会大大减小，当阻尼电流完全控制线圈运动时，线圈受到的阻力与外力相等，这时测量为检波器提供的阻尼电流的大小作为有源传感器的输出信号。显然，这一信号与线圈所受到的外力成正比，即与线圈运动的加速度成正比。所以，本实用新型提出的是一种加速度型震动传感器。由于需要外部电源，又称为有源加速度型震动传感器。
[0010]本实用新型所采用的技术方案如下:
[0011]本实用新型提供的有源加速度型震动传感器由传感器外壳(1)、震动芯体(2)、信号控制电路板(3)、电缆(4)、航空接口(5)几部分组成，其特征在于，震动芯体(2)是一种动圈式结构，震动芯体(2 )与信号控制电路板(3 )连接成一体安装在传感器外壳(I)内，通过电缆(4)将信号控制电路板(3)电源线引出连接到航空接口(5)，并通过航空接口(5)从外部为信号控制电路板(3)提供电源，在电源支持下工作。
[0012]上述的有源加速度型震动传感器中，震动芯体(2)是一种专用动圈式结构电磁感应芯体，其中包括两个独立线圈La、Lb,其极性分别为a+、a_、b+、b_，线圈La、Lb固定在同一个线圈支架ZJ上，连接成一体并在磁场中保持同步运动，线圈支架ZJ有弹簧片支撑。
[0013]上述的有源加速度型震动传感器中，信号控制电路板(3)的基本电路由集成运算放大器和电阻构成，与震动芯体(2)及航空接口(5)具有确定的连接关系。
[0014]上述的有源加速度型震动传感器中，利用三个震动芯体(2)组成两两垂直的空间方向，每个方向连接有信号控制电路板(3)即构成三分量有源加速度型震动传感器。
[0015]上述的有源加速度型震动传感器中，利用单分量或三分量有源加速度型震动传感器能够通过总电缆连接成串状结构。
[0016]上述的有源加速度型震动传感器中，航空接口(5)含有电源输入插孔(e、f)、传感器信号输出插孔(a、b、C)、电路控制插孔(d、g)。
[0017]有益效果
[0018]1、震动芯体采用动圈式结构，具有制造简单、性能可靠、成本低廉等优点；
[0019]2、采用电源供电，通过信号控制电路板实现了震动信号的加速度响应，能够避免线圈自由运动或产生共振，减小微地震子波的延续时间，从而提高分辨力。分辨力对提高微地震监测效果非常重要，特别是对区分相邻的纵波与横波能发挥重要作用；
[0020]3、震动芯体与信号控制电路板组成机电一体化系统，并安装于同一内壳，可以避免信号衰减和干扰；
[0021]4、有源加速度型震动传感器工作原理具有压制电磁干扰特性，可以大大提高信噪比。同时通过改进震动芯体机械特性和电路特性，如线圈质量、磁场强度、放大电路等，可以大大提高灵敏度指标，与普通传感器相比灵敏度可提高I个数量级以上。
【附图说明】
[0022]图1有源加速度型震动传感器结构与电路连接示意图。
[0023]图2 7针航空接口示意图。
[0024]附图中标号意义与说明:1.传感器外壳，2.震动芯体，3.信号控制电路板，4.电缆，5.航空接口，ZJ.线圈支架，La.线圈，a+.La正极，a_.La负极，Lb.线圈，b+.Lb正极，b_.Lb负极，N.磁铁北极，S.磁铁南极。
[0025]7针航空接口接线定义:a.传感器信号X分量+，b.传感器信号Y分量+，c.传感器信号Z分量+，d.地线，e.+12V电源，f.-12V电源，g.地线。
【具体实施方式】
[0026]1、震动芯体
[0027]震动芯体(2)采用动圈式结构，制造工艺比较简单，成本较低，性能可靠且容易控制。
[0028]根据图1所示，震动芯体(2)是一种专用动圈式结构电磁感应芯体，其中包括两个独立线圈La、Lb,其极性分别为a+、a_、b+、b_。线圈La、Lb固定在同一