[实用新型]一种复合结构地下微振动传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及地下电缆故障微振动检测领域，特别涉及一种复合结构地下微振动传感器。

背景技术

随着城市化进程以及工业化的不断发展，地下电缆因其具有抗干扰能力强、占地面积小、输电性能可靠等优点已逐步取代原来的架空电缆，成为许多城市的输电“命脉”和工业生产的“神经”。但是，由于地下电缆负荷大、自身老化快以及许多工队的野蛮施工，导致电缆经常出现故障不能正常供电，这对人民生活及国家发展造成很大的经济损失，尤其是工矿医院等科研单位造成的损失更是无法估量。

现有技术中，大多是利用电磁传感器、压阻式传感器以及光纤传感器等系统检测地下电缆故障，《分布式光纤温度传感器在交联聚乙烯绝缘地下电缆故障检测中的应用》介绍了一种分布式的光纤温度传感器，它利用了地下电缆在发生故障时，故障电缆本身会产生温度变化，根据温度的变化来检测电力电缆是否发生故障。此种方法能很快进行定位，能测的最大距离可达10km，定位精度是4m左右。然而光纤式传感器系统比较适合用于低阻的接地系统，但同时其制作成本很高。在《检测电缆故障点的电磁传感器设计与实现》一文中，也介绍了一种利用电磁传感器检测地下电缆故障。在检测地下电缆故障具体位置时，根据发生故障位置产生的磁场变化，电磁传感器感应到磁场信号，并将磁场信号转换成电压输出，输出电压经过放大、整流等信号处理后，送于后续检测指示电路，最终确定故障的位置。电磁传感器方法不仅可应用于电缆故障点定位仪，而且可应用于电缆的识别，但容易受到外界环境干扰。并且多数现有技术中，都利用了地下电缆发生故障时产生的信号特点进行了相应的传感器系统设计。

本实用新型根据地下电缆安全防范的监测需求和测量技术需要，针对如何检测地下故障电缆信号、判断故障源位置及对故障信号的采集处理，对MEAS压电式加速度传感器系统的机械结构进行研究以及设计。由于地下电缆故障所产生的振动信号非常微弱，我们设计了在MEAS传感器芯片中加入质量块的方案，来增大施加于传感器系统上的惯性力。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种复合结构地下微振动传感器，以电缆发生故障时产生的地震波为信号源。目前电缆故障多采用光纤温度传感器，它利用了地下电缆在发生故障时，故障电缆本身会产生温度变化，根据温度的变化来检测电力电缆是否发生故障，适合用于低阻的接地系统，但同时其制作成本很高。在《检测电缆故障点的电磁传感器设计与实现》一文中，也介绍了一种利用电磁传感器检测地下电缆故障。此外采用电磁传感器在检测地下电缆故障具体位置时，根据发生故障位置产生的磁场变化，电磁传感器感应到磁场信号，并将磁场信号转换成电压输出，输出电压经过放大、整流等信号处理后，送于后续检测指示电路，最终确定故障的位置。此方法不仅可应用于电缆故障点定位仪，而且可应用于电缆的识别，但该方法容易受到外界环境干扰。本实用新型为了解决上述检测方法存在的问题，同时为了满足精确测量、低频、低量程和高灵敏度的要求，最终，我们确定了采用MEAS压电加速度传感器，进行加速度传感器系统的机械结构的设计。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种复合结构地下微振动传感器，包括一质量块，质量块轴向最顶端固定有地震波检测的检测模块，所述检测模块为与质量块轴向垂直的长条形，一端固定于质量块顶端，另一端悬空。

进一步的，所述质量块由同心的第一圆柱，第二圆柱，及第二圆柱上的锥台构成，第一圆柱直径大于第二圆柱，锥台底部与第二圆柱面积相同。

进一步的，所述检测模块通过螺钉固定于质量块第二圆柱顶端的锥台上表面。

进一步的，所述检测模块为MEAS压电加速度传感器，传感器芯片下表面中心线与锥台顶部圆面的直径重合在一条水平直线上，且芯片固定端边与质量块顶部圆面相切。

进一步的，所述传感器为一长方体，长17.8cm，宽6cm，高1cm。

进一步的，所述传感器的检测范围为0-200Hz。

相对于现有技术，本实用新型的有益效果为：