【摘要】：地震勘探法是現(xiàn)代社會探尋礦產(chǎn)資源最常用的方法,對于解決我國的能源問題具有十分重要的意義。另外,地震勘探法對于工程安全檢測和地質(zhì)災(zāi)害評估都有重要作用。地震檢波器作為地震勘探系統(tǒng)的最前端設(shè)備,其性能在很大程度上決定著地震勘探系統(tǒng)的性能指標(biāo)。地震檢波器發(fā)展至今經(jīng)歷了動圈式模擬地震檢波器、數(shù)字式地震檢波器和MEMS數(shù)字地震檢波器三個階段,出現(xiàn)了磁電式、壓阻式、壓電式、電化學(xué)式、光纖式和MEMS數(shù)字地震檢波器等多種形式的地震檢波器。磁電式和壓阻式地震檢波器因靈敏度低、頻帶窄、動態(tài)范圍小,無法滿足未來地震勘探工程的需求;電化學(xué)式、光纖式和MEMS數(shù)字地震檢波器雖然技術(shù)比較先進(jìn),但是價格也比較昂貴,在不同地區(qū)的適用性也有待驗證,距離大規(guī)模推廣使用還需進(jìn)一步改進(jìn)。壓電式地震檢波器靈敏度高、頻帶寬、動態(tài)范圍大,適用性強(qiáng)、價格適中,在海洋地震勘探中已經(jīng)獲得廣泛應(yīng)用�，F(xiàn)有壓電地震檢波器多以壓電陶瓷為敏感元件,受限于壓電陶瓷厚重易碎的缺陷,壓電陶瓷地震檢波器結(jié)構(gòu)不夠靈活、低頻截止頻率多在10Hz左右,無法發(fā)揮壓電陶瓷作為機(jī)電換能元件的寬頻特性,存在明顯的缺陷。PVDF是一種新型的共聚物壓電材料。相對于傳統(tǒng)壓電陶瓷,PVDF壓電薄膜具有壓電電壓常數(shù)高、有效頻率范圍寬、動態(tài)范圍大、輕便、柔韌、易于加工成各種形狀、聲阻抗易匹配和耐化學(xué)腐蝕等優(yōu)勢,可用以研制在寬頻范圍內(nèi)具有高靈敏度、低頻截止頻率更低的新型壓電地震檢波器。本文將根據(jù)PVDF的優(yōu)良特性,綜合運(yùn)用理論模型分析、有限元仿真對比分析、對比實驗分析、信號調(diào)理及數(shù)字化、數(shù)據(jù)存儲、校準(zhǔn)測試等技術(shù)方法對基于PVDF壓電薄膜的壓電地震檢波器進(jìn)行研究。本文主要研究內(nèi)容如下:根據(jù)地震勘探法的基本原理以及地震反射波的本質(zhì)和特征,提出本文所研究基于PVDF壓電薄膜的數(shù)字式壓電地震檢波器的總體研究方案。首先探討了PVDF壓電薄膜的工作原理及優(yōu)勢,為實現(xiàn)增大檢波器靈敏度和降低其低頻截止頻率的研究目標(biāo),分析了不同結(jié)構(gòu)形式對敏感單元的靈敏度及固有頻率的影響,進(jìn)而設(shè)計了PVDF壓電薄膜與帶有質(zhì)量塊的螺旋形懸臂梁相結(jié)合的敏感單元結(jié)構(gòu);然后通過理論分析、有限元仿真分析和對比實驗分析,研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)對敏感單元性能的影響;又根據(jù)壓電薄膜的電學(xué)性質(zhì)和地震檢波器的應(yīng)用環(huán)境,設(shè)計了由放大、濾波組成的信號調(diào)理電路;為增強(qiáng)信號傳輸過程中的抗干擾能力,設(shè)計了數(shù)字模塊電路;最終進(jìn)行了地震檢波器的封裝設(shè)計,對所設(shè)計地震檢波器進(jìn)行性能測試和校準(zhǔn)實驗,驗證了所設(shè)計的基于PVDF壓電薄膜的數(shù)字式壓電地震檢波器的有效性。經(jīng)過相對校準(zhǔn)和絕對校準(zhǔn),得出本文所研究的基于PVDF壓電薄膜的壓電地震檢波器在4~90Hz頻率范圍內(nèi)有著穩(wěn)定的靈敏度230mV/m/s~2。本研究為基于PVDF壓電薄膜的壓電地震檢波器的研制提供了新思路和借鑒意義。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P631.436
【圖文】：

圖 1.1 動圈式地震檢波器結(jié)構(gòu)圖 圖 1.2 渦流式地震檢波器結(jié)構(gòu)圖（2）渦流式地震檢波器。渦流式地震檢波器的結(jié)構(gòu)如圖 2.2 所示，它、彈簧、銅套、線圈和永久磁鐵組成。銅套套在永久磁鐵空氣隙中，環(huán)繞線圈與外殼固定[12]。當(dāng)外殼和永久磁體隨大地震動時，銅套因彈簧彈性而

圖 1.1 動圈式地震檢波器結(jié)構(gòu)圖 圖 1.2 渦流式地震檢波器結(jié)構(gòu)圖（2）渦流式地震檢波器。渦流式地震檢波器的結(jié)構(gòu)如圖 2.2 所示，它、彈簧、銅套、線圈和永久磁鐵組成。銅套套在永久磁鐵空氣隙中，環(huán)繞線圈與外殼固定[12]。當(dāng)外殼和永久磁體隨大地震動時，銅套因彈簧彈性而

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2739295