一種mems全向振動(dòng)傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種MEMS全向振動(dòng)傳感器，包括傳感器殼體、印刷電路板、MEMS級(jí)三軸電容式加速度計(jì)、MEMS級(jí)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(jí)三軸電容式加速度計(jì)安裝于傳感器殼體的重心位置處，用于三維全向測(cè)振，所述MEMS級(jí)三軸電容式加速度計(jì)、MEMS級(jí)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(nèi)。本發(fā)明的傳感器殼體與土壤粒子同步震動(dòng)，所述印刷電路板和灌封材料的選擇保證了傳感器殼內(nèi)密度均勻、各向同性，實(shí)現(xiàn)了爆破震動(dòng)信號(hào)的全向接收。
【專利說明】一種MEMS全向振動(dòng)傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及地下淺層分布式震源定位的傳感器領(lǐng)域，尤其涉及一種MEMS全向振動(dòng)傳感器。

【背景技術(shù)】
[0002]地下淺層分布式震源定位技術(shù)是在地下震源近場(chǎng)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)，將大量傳感器節(jié)點(diǎn)埋設(shè)在地下不同深度，通過自組織和多跳方式構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò)，協(xié)作地感知、監(jiān)測(cè)、采集、處理以及傳輸震源產(chǎn)生的震動(dòng)信號(hào)，并通過分析各個(gè)節(jié)點(diǎn)收集到的震動(dòng)信息的特征，以實(shí)現(xiàn)震源的定位。
[0003]與地震、煤礦深層開采、石油勘探等大區(qū)域、大當(dāng)量、大深度震動(dòng)監(jiān)測(cè)相比較，地下淺層分布式震源定位具有以下特點(diǎn):1)分布的范圍相對(duì)較小，屬于小區(qū)域監(jiān)測(cè)14 ；2)地下震動(dòng)的深度較淺，一般不超過100m，屬于地下淺層震動(dòng)；3)傳輸介質(zhì)的密度更加不均勻，往往包括浮土、巖石、沙石、密實(shí)土壤等多種類型；4)對(duì)震動(dòng)位置的定位精度要求更高，往往在Im以內(nèi)。地下震源定位技術(shù)屬于近場(chǎng)震源定位技術(shù)，即在震源的近區(qū)進(jìn)行定位。該技術(shù)可以有效地解決工程爆破定向拆除、地下毀傷、兵器試驗(yàn)場(chǎng)炮彈炸點(diǎn)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(gè)熱點(diǎn)。
[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(dòng)信號(hào)，通過地震動(dòng)初至波到達(dá)時(shí)間，采用TDOA算法(time difference of arrival)實(shí)現(xiàn)定位。但由于震源近場(chǎng)存在明顯的頻散現(xiàn)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(shí)誤差較大。震源近場(chǎng)與遠(yuǎn)場(chǎng)相比，不存在明顯的多徑干擾，因此利用各節(jié)點(diǎn)獲取的P波的矢量方向進(jìn)行DOA (direct of angle)交叉定位,是實(shí)現(xiàn)高精度震源定位的最優(yōu)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(dòng)信號(hào)矢量信息的震動(dòng)傳感器。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于如何克服現(xiàn)有的沒有適合變埋于地下、有效獲取爆破振動(dòng)信號(hào)矢量信息的震動(dòng)傳感器等的缺陷。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種MEMS全向振動(dòng)傳感器，包括傳感器殼體、印刷電路板、MEMS級(jí)三軸電容式加速度計(jì)、MEMS級(jí)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(jí)三軸電容式加速度計(jì)安裝于傳感器殼體的重心位置處，用于三維全向測(cè)振，所述MEMS級(jí)三軸電容式加速度計(jì)、MEMS級(jí)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(nèi)。
[0007]進(jìn)一步地，所述傳感器殼體的直徑為3?5cm。
[0008]進(jìn)一步地，所述印刷電路板選用覆銅箔環(huán)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(huán)氧樹脂和聚四氟乙烯中的一種或多種的組合。
[0010]進(jìn)一步地，所述MEMS級(jí)三軸電容式加速度計(jì)和MEMS級(jí)三軸磁阻傳感器構(gòu)成姿態(tài)測(cè)試模塊，用于探測(cè)所述全向振動(dòng)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(biāo)系的夾角。
[0011]進(jìn)一步地，所述MEMS級(jí)三軸磁阻傳感器用于探測(cè)全向振動(dòng)傳感器X軸偏離磁北的方位角；所述MEMS級(jí)三軸電容式加速度計(jì)用于探測(cè)全向振動(dòng)傳感器Y軸、Z軸偏離大地水平面和重力方向的滾轉(zhuǎn)角和俯仰角。
[0012]本發(fā)明的MEMS全向振動(dòng)傳感器，具有如下有益效果:
[0013]1、本發(fā)明的傳感器殼體與土壤粒子同步震動(dòng)，所述印刷電路板和灌封材料的選擇保證了傳感器殼內(nèi)密度均勻、各向同性，實(shí)現(xiàn)了爆破震動(dòng)信號(hào)的全向接收。
[0014]2、本發(fā)明中將印刷電路板直接澆鑄在傳感器殼體的重心平面內(nèi)，降低了傳感器結(jié)構(gòu)的復(fù)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(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它附圖。
[0016]圖1是本發(fā)明MEMS全向振動(dòng)傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中:1-MEMS級(jí)三軸磁阻傳感器，2-MEMS級(jí)三軸電容式加速度計(jì)，3_印刷電路板，4-三維加速度傳感器，5-傳感器殼體。

【具體實(shí)施方式】
[0018]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0019]實(shí)施例一:
[0020]如圖1所示，本發(fā)明提供了一種MEMS全向振動(dòng)傳感器，包括傳感器殼體5、印刷電路板3、MEMS級(jí)三軸電容式加速度計(jì)2、MEMS級(jí)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(jí)三軸電容式加速度計(jì)2安裝于傳感器殼體5的重心位置處，用于三維全向測(cè)振，所述MEMS級(jí)三軸電容式加速度計(jì)2、MEMS級(jí)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(nèi)。
[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(huán)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(jí)三軸電容式加速度計(jì)2和MEMS級(jí)三軸磁阻傳感器I構(gòu)成姿態(tài)測(cè)試模塊，用于探測(cè)所述全向振動(dòng)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(biāo)系的夾角。
[0024]所述MEMS級(jí)三軸磁阻傳感器I用于探測(cè)全向振動(dòng)傳感器X軸偏離磁北的方位角；所述MEMS級(jí)三軸電容式加速度計(jì)2用于探測(cè)全向振動(dòng)傳感器Y軸、Z軸偏離大地水平面和重力方向的滾轉(zhuǎn)角和俯仰角。
[0025]實(shí)施例二:
[0026]如圖1所示，本發(fā)明提供了一種MEMS全向振動(dòng)傳感器，包括傳感器殼體5、印刷電路板3、MEMS級(jí)三軸電容式加速度計(jì)2、MEMS級(jí)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(jí)三軸電容式加速度計(jì)2安裝于傳感器殼體5的重心位置處，用于三維全向測(cè)振，所述MEMS級(jí)三軸電容式加速度計(jì)2、MEMS級(jí)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(nèi)。
[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(huán)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(jí)三軸電容式加速度計(jì)2和MEMS級(jí)三軸磁阻傳感器I構(gòu)成姿態(tài)測(cè)試模塊，用于探測(cè)所述全向振動(dòng)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(biāo)系的夾角。
[0030]所述MEMS級(jí)三軸磁阻傳感器I用于探測(cè)全向振動(dòng)傳感器X軸偏離磁北的方位角；所述MEMS級(jí)三軸電容式加速度計(jì)2用于探測(cè)全向振動(dòng)傳感器Y軸、Z軸偏離大地水平面和重力方向的滾轉(zhuǎn)角和俯仰角。
[0031]實(shí)施例三:
[0032]如圖1所示，本發(fā)明提供了一種MEMS全向振動(dòng)傳感器，包括傳感器殼體5、印刷電路板3、MEMS級(jí)三軸電容式加速度計(jì)2、MEMS級(jí)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(jí)三軸電容式加速度計(jì)2安裝于傳感器殼體5的重心位置處，用于三維全向測(cè)振，所述MEMS級(jí)三軸電容式加速度計(jì)2、MEMS級(jí)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(nèi)。
[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(huán)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(huán)氧樹脂和聚四氟乙烯塑料。所述MEMS級(jí)三軸電容式加速度計(jì)2和MEMS級(jí)三軸磁阻傳感器I構(gòu)成姿態(tài)測(cè)試模塊，用于探測(cè)所述全向振動(dòng)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(biāo)系的夾角。
[0036]所述MEMS級(jí)三軸磁阻傳感器I用于探測(cè)全向振動(dòng)傳感器X軸偏離磁北的方位角；所述MEMS級(jí)三軸電容式加速度計(jì)2用于探測(cè)全向振動(dòng)傳感器Y軸、Z軸偏離大地水平面和重力方向的滾轉(zhuǎn)角和俯仰角。
[0037]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種MEMS全向振動(dòng)傳感器，其特征在于，包括傳感器殼體、印刷電路板、MEMS級(jí)三軸電容式加速度計(jì)、MEMS級(jí)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(jí)三軸電容式加速度計(jì)安裝于傳感器殼體的重心位置處，用于三維全向測(cè)振，所述MEMS級(jí)三軸電容式加速度計(jì)、MEMS級(jí)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(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS全向振動(dòng)傳感器，其特征在于，所述傳感器殼體的直徑為3?5cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的MEMS全向振動(dòng)傳感器，其特征在于，所述印刷電路板選用覆銅箔環(huán)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(jù)權(quán)利要求3所述的MEMS全向振動(dòng)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(huán)氧樹脂和聚四氟乙烯中的一種或多種的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的MEMS全向振動(dòng)傳感器，其特征在于，所述MEMS級(jí)三軸電容式加速度計(jì)和MEMS級(jí)三軸磁阻傳感器構(gòu)成姿態(tài)測(cè)試模塊，用于探測(cè)所述全向振動(dòng)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(biāo)系的夾角。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的MEMS全向振動(dòng)傳感器，其特征在于，所述MEMS級(jí)三軸磁阻傳感器用于探測(cè)全向振動(dòng)傳感器X軸偏離磁北的方位角。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的MEMS全向振動(dòng)傳感器，其特征在于，所述MEMS級(jí)三軸電容式加速度計(jì)用于探測(cè)全向振動(dòng)傳感器Y軸、Z軸偏離大地水平面和重力方向的滾轉(zhuǎn)角和俯仰角。
【文檔編號(hào)】G01V1/18GK104391320SQ201410673491
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】黃能, 蔡桂鈞 申請(qǐng)人:廣西智通節(jié)能環(huán)?？萍加邢薰?br>