石油勘探地震检波器用新型微机电传感器研究

目前石油勘探采用的地震检波器主要是沿用了五十多年的动圈式检波器，虽然经过不断的改进与发展，技术性能上有了很大提高，但其频带窄、动态范围小、矢量保真度低等固有缺点始终无法克服。以高性能新型微机电传感器为核心的数字地震检波器与传统动圈式检波器相比，具有频带宽、动态范围大、矢量保真度高等优点，可以满足石油勘探界提出的高分辨率、高保真、高精度勘探的需求，从而推动我国石油物探技术的快速发展。目前，国内尚无满足使用要求的传感器。本项目提出的新型微机电传感器采用差分电容检测、对称结构超大质量块设计、圆片级真空封装制作，大大降低了热机械噪声和交叉轴灵敏度；检测电路采用力反馈原理，大大提高了动态范围和带宽。项目的开展将突破石油勘探地震检波器用新型微机电传感器在设计、制造、封装、检测和应用等方面的关键技术，为其在新一代石油勘探装备中的应用打下深厚的技术基础。

以高性能新型微机电传感器为核心的数字地震检波器与传统动圈式检波器相比，具有频带宽、动态范围大、矢量保真度高等优点，可以满足石油勘探界提出的高分辨率、高保真、高精度勘探的需求，从而推动我国石油物探技术的快速发展。本项目研制了两种不同弹性梁结构的三层硅硅键合电容式加速度传感器。通过项目的开展，突破了石油勘探地震检波器用新型加速度传感器在设计、制造、封装和检测等方面的关键技术。主要包括传感器敏感弹性梁厚度的精确可控制造工艺、圆片级真空封装工艺以及高品质因子传感器的闭环反馈控制接口电路等。研制出的高性能地震检波器用加速度传感器的主要性能指标为：量程±2g，灵敏度 1.39V/g，动态范围106dB，频率响应0-500Hz(0.5dB)，轴向干扰<1%，非线性0.49%。发表论文8篇，其中SCI论文5篇，授权发明专利 1项，申请发明专利5项。培养博士研究生1名，硕士研究生2名。