技术领域
[0001] 本实用新型涉及地球物理勘探开发技术领域，特别是涉及到一种新型水下MEMS双检检波器。
背景技术
[0002] 20世纪80年代末，有人提出了在海洋OBC(海底
电缆Ocean BottomCable，简称OBC)
地震勘探中使用双检检波器来压制水层混响、鸣震等多次波的方法，它的原理是利用双检接收技术去除海底勘探的多次波干扰，该项技术利用压
力检波器和速度检波器的极性、振幅、
频率等特性的差异，把压力检波器数据和速度检波器数据进行最佳比例求和，达到压制虚反射和
海水鸣震的目的，从而高
精度地完成油气勘探和开发地质任务。它的出现为地震拖缆无法施工的浅水和障碍物区提供了获得高
质量地震资料的技术手段。
[0003] 目前OBC双检中应用最为广泛的就是采用动圈式速度检波器与压电
水听器配合完成双检信息接收。它将高灵敏度磁电式检波器和海洋压电检波器合二为一，即把陆检检波器和水检检波器两种接收装置组合在一起。常规的双检检波器采用2只动圈检波器与普通水听器组合而成，灵敏度低且
信噪比不高。针对动圈检波器在现代海洋勘探中存在的不足之处，以及压电材料和MEMS(微
机电系统Micro Electro Mechanical Systems的英文缩写)技术的不断发展，我们设想利用MEMS检波器代替动圈检波器，与高灵敏度低频水听器一起构成一种新型的水下MEMS双检检波器。MEMS检波器就是使用MEMS技术的检波器国外使用MEMS技术制作的数字检波器在勘探中已经得到了广泛的应用，而目前在海洋OBC勘探中使用的检波器大多仍为模拟检波器。为此我们
发明了一种新的新型水下MEMS双检检波器，解决了以上技术问题。实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的是提供一种灵敏度高、可靠性强，一致性也更好，消除了传统双检因检波器接收原理不一致而产生输出
信号存在90°
相位差的问题的新型水下MEMS双检检波器。
[0005] 本实用新型的目的可通过如下技术措施来实现：新型水下MEMS双检检波器，该新型水下MEMS双检检波器包括MEMS检波器、水听器、
电池仓和检波器插头，该水听器接收水声信号，并将水声
信号传输给该MEMS检波器，该MEMS检波器连接于该水听器，MEMS检波器接收陆地
地震波信号，并将水声信号和陆地地震波信号传输给该电池仓，该电池仓的一端连接于该MEMS检波器，另一端连接于该检波器插头，为该MEMS检波器和该水听器供电，并将水声信号和陆地地震波信号通过该检波器插头传输到与该检波器插头连接的采集电缆。
[0006] 本实用新型的目的还可通过如下技术措施来实现：
[0007] 该新型水下MEMS双检检波器还包括外护壳，该MEMS检波器、该水听器和该电池仓均位于该外护壳中。
[0008] 该外护壳为上下两片，通过螺丝进行连接，该外护壳在该水听器的相应
位置留有圆孔，便于水声信号的接收，该外护壳的整体外形为扁平状。
[0009] 该MEMS检波器包括MEMS检波器
电路板、万向船、两个
轴承、轴承
支架和双检外筒，该MEMS检波器
电路板用螺丝固定在该万向船上，该万向船的两端安装有所述两个轴承，所述两个轴承通过该轴承支架固定在该双检外筒上。
[0010] 该MEMS检波器还包括滑环和防水插头，该MEMS检波器电路板的信号线和电源线通过该滑环与该防水插头进行连接，该防水插头连接于该电池仓。
[0011] 该MEMS检波器还包括密封塞和密封堵头，该密封塞连接于该密封堵头，使得该MEMS检波器内部密封防水。
[0012] 该水听器包括水听器压电陶瓷、水听器陶瓷支架、水听器聚
氨酯护套、电荷
放大器和硫化层，该水听器压电陶瓷安装在该水听器陶瓷支架上，通过该水听器陶瓷支架使该水听器压电陶瓷形成一个空腔结构，该水听器压电陶瓷和该水听器陶瓷支架被装入该水听器聚氨酯护套中，使用聚氨酯
橡胶进行灌封，并通过该硫化层与该双检外筒连接，该电荷放大器与该水听器的输出进行阻抗匹配，该电荷放大器与水听器压电陶瓷相连接，并将水声信号传输给该MEMS检波器。
[0013] 该水听器压电陶瓷采用PZT-5系列压电陶瓷。
[0014] 该电池仓包括锂电池和锂电池固定座，该锂电池通过该锂电池固定座安装在该电池仓中。
[0015] 该检波器插头为标准四芯防水连接器。
[0016] 本实用新型中的新型水下MEMS双检检波器，涉及到海洋勘探采集用的地震检波器，使用成熟的MEMS技术来制作出模拟输出的双检波器，相比于动圈检波器，MEMS检波器灵敏度高、可靠性强，一致性也更好。同时由于水检、陆检均为
加速度信号，消除了传统双检因检波器接收原理不一致而产生
输出信号存在90°
相位差的问题。将MEMS技术引入到OBC勘探中，用来代替传统的动圈检波器，同时水检部分用电荷放大器代替
变压器来进行阻抗匹配，这既是一种新尝试，也是双检检波器的一个发展方向。它具有以下优点：
[0017] 1.陆检和水检灵敏度更高，一致性更好；
[0018] 2.陆检和水检均具有更强的低频端接收能力；
[0019] 3.信号类型一致，无90°相位差，保证了
数据处理中信号的一致性；
[0020] 4.滑环代替导电片，可靠性更高，安装更方便。
附图说明
[0021] 图1为本实用新型的新型水下MEMS双检检波器的一具体
实施例的结构图；
[0022] 图2为本实用新型的一具体实施例中MEMS检波器和水听器结构示意图；
[0023] 图3为本实用新型的一具体实施例中电池仓结构示意图。
[0024] 图中各标号的说明如下：
[0025] 1—MEMS检波器、2—水听器、3—电池仓、4—外护壳、5—检波器插头、6—水听器陶瓷支架；7—水听器压电陶瓷、8—水听器聚氨酯护套、9—电荷放大器、10—硫化层、11—轴承支架；12—轴承、13—万向船、14—MEMS检波器电路板、15—滑环、16—双检外筒、17—密封塞、18—密封堵头、19—防水插头、20—锂电池、21—锂电池固定座
具体实施方式
[0026] 为使本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。
[0027] 本实用新型的新型水下MEMS双检检波器主要包括MEMS陆检和高灵敏度低频水听器两大部分；其中MEMS陆检部分的电路板置于单万向架上，万向架上的MEMS检波器的电源以及信号线通过滑环引出，相对于动圈双检的导电片引线方式可靠性更高，安装也更加简便。水检部分所述高灵敏度低频水听器主要包括压电单元，电荷放大器，聚氨酯护套三大部分。与常规双检最大的不同是使用电荷放大器来代替了变压器进行耦合和阻抗匹配，这种方式调试方便，输出阻抗低，传输效率更高，一致性也更好保证。
[0028] 产品采用大容量的锂电池进行供电，为了更换电池更加方便，锂电池部分设计有专用的电池仓，与检波器部分分离，电池与检波器两部分共同装在一个扁平状的
外壳中。
[0029] 如图1所示，图1为本实用新型的新型水下MEMS双检检波器的结构图。双检检波器是指同一物理点使用陆检检波器和水听器分别记录陆地地震
波数据和水中地震波数据两种数据的检波器，新型水下MEMS双检检波器包括MEMS检波器1、水听器2、电池仓3、外护壳4、检波器插头5，其中MEMS检波器1和水听器2作为新型水下MEMS双检检波器的一个单元，电池仓3作为另一个单元，两个单元之间通过防
水电缆连接。两个单元共同装在外护壳4中，最终检波器的信号通过电池仓3上的检波器插头5输出，与采集仪器连接。
[0030] 水听器2接收水声信号，并将水声信号传输给该MEMS检波器1，MEMS检波器1连接于水听器2，接收陆地地震波信号，并将水声信号和陆地地震波信号传输给该电池仓3。电池仓3的一端连接于该MEMS检波器1，另一端连接于检波器插头5，为该MEMS检波器1和该水听器2供电，并将水声信号和陆地地震波信号通过检波器插头5传输到该检波器插头5外接的采集电缆。
[0031] 上述MEMS检波器1包括MEMS检波器电路板14、万向船13、轴承12、轴承支架11、滑环15、双检外筒16、密封塞17、密封堵头18、防水插头19；为了解决MEMS检波器在海底布放时的方向性问题，即需要保证MEMS芯片的Z轴始终与地面垂直，我们设计了万向结构，图2中的13即万向船，MEMS检波器电路板14用螺丝固定在万向船13上，所述万向船13置于
硅油之中为检波器提供适当的阻尼，万向船13的两端安装有两个轴承12，轴承12通过轴承支架11固定在双检外筒16中；MEMS检波器电路板14的信号线和电源线通过滑环15与防水插头19进行连接。采用标准滑环既能保证转动灵活又能保证引线连接的可靠性。防水插头19连接于电池仓3。该MEMS检波器还包括密封塞17和密封堵头18，该密封塞17和密封堵头18保证MEMS检波器内部密封防水。
[0032] 上述水听器2包括水听器压电陶瓷7、水听器陶瓷支架6、水听器聚氨酯护套8、电荷放大器9、硫化层10；水听器压电陶瓷7采用PZT-5系列压电陶瓷，PZT-5系列压电陶瓷具有很高的机电耦合系数和压电应变常数，且各机电参数具有优异的时间和
温度稳定性，因此常用来制作水听器。水听器压电陶瓷7安装在水听器陶瓷支架6上，通过水听器陶瓷支架6使压电陶瓷7形成一个空腔结构，以便于水声信号的接收。当水听器压电陶瓷7与水听器陶瓷支架6组装成一个单元后，将其装入水听器聚氨酯护套8中，并使用聚氨酯橡胶进行灌封，并通过硫化层10与双检外筒16连接。电荷放大器9与水听器压电陶瓷7相连接。
[0033] 聚氨酯材料不但具有良好的
密封性以及抗海水
腐蚀的性能，还具有非常好的透声性，能最大程度的将压力传递给压电陶瓷敏感元件，防止
声波的衰减，有利于水听器的接收。电荷放大器9用来给水听器的输出进行阻抗匹配，因为压电陶瓷的数组阻抗非常大，导致传输效率很低，因此压电陶瓷输出后必须进行阻抗匹配才可以与采集仪器连接，传统的双检检波器都是使用变压器进行阻抗匹配的，这种方式在降低阻抗的同时，水听器的输出灵敏度也被降低了，而采用电荷放大器9就不会存在这样的问题，并且在生产调试时，使用变压器需要根据每组压电陶瓷的输出绕制不同的线圈
匝数，过程很繁琐，使用电荷放大器只需要改变相应的
电阻电容值即可，非常方便。
[0034] 上述电池仓3包括锂电池20、锂电池固定座21；锂电池20通过电池固定座21安装在电池仓3中，电池仓3一端与MEMS检波器1和水听器2连接，为MEMS检波器电路板14和水听器的电荷放大器9进行供电，同时将MEMS检波器以及水听器的输出信号引入电池仓3，最终这两路信号与电池仓3另外一端的检波器插头5连接在一起，并通过检波器插头5与采集电缆连接。
[0035] 上述外护壳4为上下两片，使用时两片扣在一起，用螺丝进行连接。外护壳4用来将MMES检波器1、水听器2、电池仓3组装成一个整体，同时对水听器2起到保护作用，外护壳4在水听器2的相应位置留有圆孔，便于水声信号的接收。外护壳4的整体外形设计为扁平状，这样可以保证MEMS检波器1更好的与地面耦合，便于震动信号的接收。
[0036] 上述检波器插头5为物探常用的标准四芯防水连接器，可以与采集电缆直接相连。
[0037] 本实用新型用MEMS模拟检波器来代替传统双检中的动圈检波器，解决了当前双检中动圈检波器低频响应能力弱，一致性差，灵敏度小的问题，同时，水检方面选用高灵敏度低频水听器，以电荷放大器来代替以前使用的变压器耦合方式，确保了在灵敏度方面无论水检陆检均达到传统双检的两倍，突破了传统双检波器的发展
瓶颈。
