一種mems全向振動傳感器的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種MEMS全向振動傳感器，包括傳感器殼體、印刷電路板、MEMS級三軸電容式加速度計、MEMS級三軸磁阻傳感器和三維加速度傳感器，所述傳感器殼體是球形的，且由灌封材料組成，所述MEMS級三軸電容式加速度計安裝于傳感器殼體的重心位置處，用于三維全向測振，所述MEMS級三軸電容式加速度計、MEMS級三軸磁阻傳感器和三維加速度傳感器安裝于印刷電路板上；采用灌封和制模工藝，將所述印刷電路板直接澆鑄在傳感器殼體的重心平面內。本發明的傳感器殼體與土壤粒子同步震動，所述印刷電路板和灌封材料的選擇保證了傳感器殼內密度均勻、各向同性，實現了爆破震動信號的全向接收。
【專利說明】一種MEMS全向振動傳感器
【技術領域】
[0001]本發明涉及地下淺層分布式震源定位的傳感器領域，尤其涉及一種MEMS全向振動傳感器。
【背景技術】
[0002]地下淺層分布式震源定位技術是在地下震源近場監測區域內，將大量傳感器節點埋設在地下不同深度，通過自組織和多跳方式構成的無線網絡，協作地感知、監測、采集、處理以及傳輸震源產生的震動信號，并通過分析各個節點收集到的震動信息的特征，以實現震源的定位。
[0003]與地震、煤礦深層開采、石油勘探等大區域、大當量、大深度震動監測相比較，地下淺層分布式震源定位具有以下特點:1)分布的范圍相對較小，屬于小區域監測14 ；2)地下震動的深度較淺，一般不超過100m，屬于地下淺層震動；3)傳輸介質的密度更加不均勻，往往包括浮土、巖石、沙石、密實土壤等多種類型；4)對震動位置的定位精度要求更高，往往在Im以內。地下震源定位技術屬于近場震源定位技術，即在震源的近區進行定位。該技術可以有效地解決工程爆破定向拆除、地下毀傷、兵器試驗場炮彈炸點定位等各種震源定位問題。是目前地下空間定位問題中研究的一個熱點。
[0004]地下淺層分布式震源定位目前主要借鑒地震定位方法，利用地震檢波器拾取震動信號，通過地震動初至波到達時間，采用TDOA算法(time difference of arrival)實現定位。但由于震源近場存在明顯的頻散現象，即不同頻率成分的波形傳播速度不同，群波速不是恒定值，采用TDOA定位時誤差較大。震源近場與遠場相比，不存在明顯的多徑干擾，因此利用各節點獲取的P波的矢量方向進行DOA (direct of angle)交叉定位,是實現高精度震源定位的最優方法。但其瓶頸問題是目前還沒有適合變埋于地下、有效獲取爆破震動信號矢量信息的震動傳感器。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題在于如何克服現有的沒有適合變埋于地下、有效獲取爆破振動信號矢量信息的震動傳感器等的缺陷。
[0006]為了解決上述技術問題，本發明提供了一種MEMS全向振動傳感器，包括傳感器殼體、印刷電路板、MEMS級三軸電容式加速度計、MEMS級三軸磁阻傳感器和三維加速度傳感器，所述傳感器殼體是球形的，且由灌封材料組成，所述MEMS級三軸電容式加速度計安裝于傳感器殼體的重心位置處，用于三維全向測振，所述MEMS級三軸電容式加速度計、MEMS級三軸磁阻傳感器和三維加速度傳感器安裝于印刷電路板上；采用灌封和制模工藝，將所述印刷電路板直接澆鑄在傳感器殼體的重心平面內。
[0007]進一步地，所述傳感器殼體的直徑為3?5cm。
[0008]進一步地，所述印刷電路板選用覆銅箔環氧玻纖布層壓板印刷電路板，所述印刷電路板的厚度為I?5mm。
[0009]具體地，所述灌封材料選自石蠟、聚氨酯泡沫塑料、環氧樹脂和聚四氟乙烯中的一種或多種的組合。
[0010]進一步地，所述MEMS級三軸電容式加速度計和MEMS級三軸磁阻傳感器構成姿態測試模塊，用于探測所述全向振動傳感器三軸偏離以磁北、大地水平面和重力方向組成的大地坐標系的夾角。
[0011]進一步地，所述MEMS級三軸磁阻傳感器用于探測全向振動傳感器X軸偏離磁北的方位角；所述MEMS級三軸電容式加速度計用于探測全向振動傳感器Y軸、Z軸偏離大地水平面和重力方向的滾轉角和俯仰角。
[0012]本發明的MEMS全向振動傳感器，具有如下有益效果:
[0013]1、本發明的傳感器殼體與土壤粒子同步震動，所述印刷電路板和灌封材料的選擇保證了傳感器殼內密度均勻、各向同性，實現了爆破震動信號的全向接收。
[0014]2、本發明中將印刷電路板直接澆鑄在傳感器殼體的重心平面內，降低了傳感器結構的復雜度和體積，提高了諧振頻率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它附圖。
[0016]圖1是本發明MEMS全向振動傳感器的結構示意圖。
[0017]圖中:1-MEMS級三軸磁阻傳感器，2-MEMS級三軸電容式加速度計，3_印刷電路板，4-三維加速度傳感器，5-傳感器殼體。
【具體實施方式】
[0018]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0019]實施例一:
[0020]如圖1所示，本發明提供了一種MEMS全向振動傳感器，包括傳感器殼體5、印刷電路板3、MEMS級三軸電容式加速度計2、MEMS級三軸磁阻傳感器I和三維加速度傳感器4，所述傳感器殼體5是球形的，且由灌封材料組成，所述MEMS級三軸電容式加速度計2安裝于傳感器殼體5的重心位置處，用于三維全向測振，所述MEMS級三軸電容式加速度計2、MEMS級三軸磁阻傳感器I和三維加速度傳感器4安裝于印刷電路板3上；采用灌封和制模工藝，將所述印刷電路板3直接澆鑄在傳感器殼體5的重心平面內。
[0021]所述傳感器殼體5的直徑為3cm。
[0022]所述印刷電路板3選用覆銅箔環氧玻纖布層壓板印刷電路板3，所述印刷電路板3的厚度為1mm。
[0023]所述灌封材料選自石蠟，所述MEMS級三軸電容式加速度計2和MEMS級三軸磁阻傳感器I構成姿態測試模塊，用于探測所述全向振動傳感器三軸偏離以磁北、大地水平面和重力方向組成的大地坐標系的夾角。
[0024]所述MEMS級三軸磁阻傳感器I用于探測全向振動傳感器X軸偏離磁北的方位角；所述MEMS級三軸電容式加速度計2用于探測全向振動傳感器Y軸、Z軸偏離大地水平面和重力方向的滾轉角和俯仰角。
[0025]實施例二:
[0026]如圖1所示，本發明提供了一種MEMS全向振動傳感器，包括傳感器殼體5、印刷電路板3、MEMS級三軸電容式加速度計2、MEMS級三軸磁阻傳感器I和三維加速度傳感器4，所述傳感器殼體5是球形的，且由灌封材料組成，所述MEMS級三軸電容式加速度計2安裝于傳感器殼體5的重心位置處，用于三維全向測振，所述MEMS級三軸電容式加速度計2、MEMS級三軸磁阻傳感器I和三維加速度傳感器4安裝于印刷電路板3上；采用灌封和制模工藝，將所述印刷電路板3直接澆鑄在傳感器殼體5的重心平面內。
[0027]所述傳感器殼體5的直徑為4cm。
[0028]所述印刷電路板3選用覆銅箔環氧玻纖布層壓板印刷電路板3，所述印刷電路板3的厚度為3mm。
[0029]具體地，所述灌封材料選自聚氨酯泡沫塑料。所述MEMS級三軸電容式加速度計2和MEMS級三軸磁阻傳感器I構成姿態測試模塊，用于探測所述全向振動傳感器三軸偏離以磁北、大地水平面和重力方向組成的大地坐標系的夾角。
[0030]所述MEMS級三軸磁阻傳感器I用于探測全向振動傳感器X軸偏離磁北的方位角；所述MEMS級三軸電容式加速度計2用于探測全向振動傳感器Y軸、Z軸偏離大地水平面和重力方向的滾轉角和俯仰角。
[0031]實施例三:
[0032]如圖1所示，本發明提供了一種MEMS全向振動傳感器，包括傳感器殼體5、印刷電路板3、MEMS級三軸電容式加速度計2、MEMS級三軸磁阻傳感器I和三維加速度傳感器4，所述傳感器殼體5是球形的，且由灌封材料組成，所述MEMS級三軸電容式加速度計2安裝于傳感器殼體5的重心位置處，用于三維全向測振，所述MEMS級三軸電容式加速度計2、MEMS級三軸磁阻傳感器I和三維加速度傳感器4安裝于印刷電路板3上；采用灌封和制模工藝，將所述印刷電路板3直接澆鑄在傳感器殼體5的重心平面內。
[0033]所述傳感器殼體5的直徑為5cm。
[0034]所述印刷電路板3選用覆銅箔環氧玻纖布層壓板印刷電路板3，所述印刷電路板3的厚度為5mm。
[0035]具體地，所述灌封材料選自環氧樹脂和聚四氟乙烯塑料。所述MEMS級三軸電容式加速度計2和MEMS級三軸磁阻傳感器I構成姿態測試模塊，用于探測所述全向振動傳感器三軸偏離以磁北、大地水平面和重力方向組成的大地坐標系的夾角。
[0036]所述MEMS級三軸磁阻傳感器I用于探測全向振動傳感器X軸偏離磁北的方位角；所述MEMS級三軸電容式加速度計2用于探測全向振動傳感器Y軸、Z軸偏離大地水平面和重力方向的滾轉角和俯仰角。
[0037]以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種MEMS全向振動傳感器，其特征在于，包括傳感器殼體、印刷電路板、MEMS級三軸電容式加速度計、MEMS級三軸磁阻傳感器和三維加速度傳感器，所述傳感器殼體是球形的，且由灌封材料組成， 所述MEMS級三軸電容式加速度計安裝于傳感器殼體的重心位置處，用于三維全向測振，所述MEMS級三軸電容式加速度計、MEMS級三軸磁阻傳感器和三維加速度傳感器安裝于印刷電路板上； 采用灌封和制模工藝，將所述印刷電路板直接澆鑄在傳感器殼體的重心平面內。
2.根據權利要求1所述的MEMS全向振動傳感器，其特征在于，所述傳感器殼體的直徑為3?5cm。
3.根據權利要求2所述的MEMS全向振動傳感器，其特征在于，所述印刷電路板選用覆銅箔環氧玻纖布層壓板印刷電路板，所述印刷電路板的厚度為I?5mm。
4.根據權利要求3所述的MEMS全向振動傳感器，其特征在于，所述灌封材料選自石蠟、聚氨酯泡沫塑料、環氧樹脂和聚四氟乙烯中的一種或多種的組合。
5.根據權利要求4所述的MEMS全向振動傳感器，其特征在于，所述MEMS級三軸電容式加速度計和MEMS級三軸磁阻傳感器構成姿態測試模塊，用于探測所述全向振動傳感器三軸偏離以磁北、大地水平面和重力方向組成的大地坐標系的夾角。
6.根據權利要求5所述的MEMS全向振動傳感器，其特征在于，所述MEMS級三軸磁阻傳感器用于探測全向振動傳感器X軸偏離磁北的方位角。
7.根據權利要求5所述的MEMS全向振動傳感器，其特征在于，所述MEMS級三軸電容式加速度計用于探測全向振動傳感器Y軸、Z軸偏離大地水平面和重力方向的滾轉角和俯仰角。
【文檔編號】G01V1/18GK104391320SQ201410673491
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月21日 優先權日:2014年11月21日
【發明者】黃能, 蔡桂鈞 申請人:廣西智通節能環保科技有限公司