Пьезоприемник давления для сейсморазведки Советский патент 1985 года по МПК G01V1/16 

S 6

1

Изобретение относится к аппаратуре для сейсмической разведки на акваториях, в частности к пьезоприемникам давления.

Наиболее распространены пьезоприемники с чувствительным элементом изгибногр типа, имеющие повышенную акустическую чувствительность.

Известен пьезоприемник, чувствительным элементом которого является дисковая пьезокерамическая пластина наклеенная токопроводящим клеем на металлическую мембрану, защемленную по контуру

При морских сейсмических работах с источниками малой мощности, проводимых на высоких скоростях буксировки, приводящих к большим уровням буксировочных шумов, для увеличения глубинности исследований необходимо дальнейшее повышение отношения сигнал/помехи, что достигается путем увеличения акустической чувствительности приемников.

Наиболее близким к предлагаемому является пвезоприемник давления для сейсморазведки, содержащий корпус, два симметричных пьезопреобразователя, каждый из которых состоит из пьезоэлемента, закрепленного на металлической мембране, и токовьшоды, один из которых соединен с мембранами t2.

Недостатком известной конструкци является расположение пайки и контактного провода наружного электрод пьезокерамической пластины на самой пластине, что нарушает механическую симметрию чувствительного элемента и приводит к повьш1ению чувствительности пьезоприемника и к вибрации.

Цель изобретения - повышение чувствительности и помехозащищенности.

Указанная цель достигается тем, что пьезоприемник давления для сейсморазведки, содержащий корпус, два симметричных пьезопреобразователя, каждый из которых состоит из Пьезоэлемента, закрепленного на металлической мембране, и токовьгооды, один из которых соединен с мембранами, содержит две дополнительные металлические мембраны, упруго закрепленны по краям в корпусе, а также механически и электрически соединенные с центрами пьезрпреобразователей, при

742

этом второй токовывод соединен с дополнительными мембранами.

Сущность изобретения заключается в передаче внешнего давления, действующего по всей площади мембраны, на центральную точку пьезоэлемента, что обеспечивает больший прогиб пьезокерамики и приводит к увеличению выходного сигнала. Для обеспечения механической симметрии и понижения чувствительности к помехам вибрационного происхождения выступ мембраны соединяется с пьезокерамической пластиной так, чтобы между

ними был надежный электрический и механический контакт (например, с помощью пайки).

На чертеже схематически представлена предлагаемая конструкция пьезоприемника.

В корпусе 1 посажены на клей металлические мембраны 2 с пьезокерагмическими пластинами 3, образующие пьезопреобразователи. Мезаду мембранами и корпусом имеется зазор, необходимый для прогиба мембран под воздействием полезного сейсмического сигнала. Величина зазора выбирается такой, чтобы было предотвращено разрушение пьезокерамики при больших прогибах мембран, например под воздействием повьпченного гидро-статического давления. Мембраны 2 зафиксированы прижимными изолирующими шайбами 4, на корпус по контуру опираются дополнительные мембраны5. .В центре последних имеются выступы 6 с отверстиями, через которые осу1 1ествляется приклеивание или припаивание мембран 5 к наружным электродам пьезокерамических пластин„ Съем напряжения с наружных электродов пьезоэлементов осуществляется через мембраны 5, а с внутренних электродов пьезоэлементов - с металлических мембран 2. Пьезоприемник снаружи герметизируется компаундом 7, обеспечивающим неискаженную передачу полезных акустических колебан

на механический усилитель.

Устройство работает следующим образом.

Под воздействием акустического давления мембрана 5 вследствие подвижного соединения с корпусом 1 -пьезоприемника перемещается вдоль корпуса 1 и через выступ 6 действует на пьезокерамическую пластину 3,

вызьгаая ее прогиб и генерацию элект рического сигнала. При этом, посколку усилие передается в центральную точку пьезоэлемента, его прогиб выше, чем в случае, если давление равномерно распределено по всей площади пьезоэлементао Таким образом, мембрана с центральным выступом действует как механический усилитель причем коэ.ффициент усиления теоретически может достигать 4. Испытанные в лабораторных условиях образцы пьезоприемников с такими механическими усилителями имели коэффициент усиления в пределах 1,5-2,5, Кроме того, токоотвод от внешних электродов подопреобразователей посредством выступов мембран 5 обеспечивает высокую симметричность как по расположению токовывода, так и по его массе (например.

массе капли припоя), что, в свою очередь, повышает помехозащищенност пьезоприемника.

Преимущества изобретения заключаются в том, что с помощью механических усилителей может быть увеличена акустическая чувствительность пьезоприемников в два и более раз, а съем напряжения с наружного электрода пьезокерамической пластины с помощью механического усилителя мембраны с выступом повышает симметрию устройства и приводит к снижению шумов ыибрационного происхождения, вследствие чего повышается отношение сигнал/шум сейсмических записей, увеличивается глубинность сейсмических исследований и повышается качество данных, получаемых при морских сейсмических работах.

ПЬЕЗОПРИЕМНИК ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ, содержащий корпус, два симметричных пьезопреобразователя, каждый из которых состоит из пьезоэлемента, закрепленного на металлической мембране, и токовыводы, один из которых соединен с мембранами, отличающийся тем, что ,с целью повьшения чувствительности и помехозащшценности, пьезоприемник давления содержит две дополнительные металлические мембраны, упруго закрепленные по краям в корпусе, а также механически и электрически соединенные с центрами пьезопреобразователей, при этом второй токовывод соединен с дополнительными мембранами.