專利名稱：寬頻帶光纖地震檢波器的雙光柵振子結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種地震波的采集裝置，是一種高靈敏度、寬頻帶、抗電磁干擾的雙光纖光柵地震檢波器的振子結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
地震勘探是油氣勘探的一種重要技術(shù)手段，是通過人工方式激發(fā)地震波，研究地震波在地層中的傳播規(guī)律，進而了解地下地質(zhì)情況的一種勘探方法。地震勘探按其操作流程可分為野外資料采集，室內(nèi)資料處理和地震資料解釋三個環(huán)節(jié)，野外資料采集是后面兩個環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，而地震檢波器又是野外資料采集的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，因此，其性能的好壞直接關(guān)系到資料處理和解釋的質(zhì)量。地震波在傳播過程中，能量損耗非常嚴重，結(jié)果會造成淺層反射波和深層反射波的能量差別極大，可達百萬倍，即相差120dB。當前，地震勘探使用的檢波器主要是動圈式速度檢波器、壓電式加速度檢波器、變?nèi)菔轿C電加速度檢波器。這些檢波器的主要缺點是靈敏度低、頻帶窄、抗電磁干擾能力差。目前地震儀的動態(tài)范圍已經(jīng)達到120dB以上，可以滿足記錄微弱的地下反射信號的要求，但是，常規(guī)地震檢波器的動態(tài)范圍只能達到50 60dB，這顯然不能滿足對微弱的深層和高頻地震信號進行檢測的要求，也浪費了地震儀的記錄能力。此外，這些地震檢波器的頻帶較窄，不能滿足寬頻地震勘探的要求。上述缺點限制了高分辨率地震勘探的可能性，制約了地震勘探技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。而光纖光柵作為一種良好的傳感元件，具有靈敏度高、抗電磁干擾能力強、可實現(xiàn)分布式測量等優(yōu)點，能夠?qū)ξ⑷跽駝有盘栠M行檢測，光纖光柵地震檢波器正是在這樣的背景下提出來的。對于懸臂梁結(jié)構(gòu)的地震檢波器而言，其靈敏度和頻帶寬度之間存在相互制約的關(guān)系，為了很好的解決這一矛盾，即在保證光纖光柵地震檢波器靈敏度的前提下，提高其測量的頻帶寬度，特提出基于不同結(jié)構(gòu)的雙光纖光柵地震檢波器方案。在傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計上，利用光纖Bragg光柵實現(xiàn)對加速度的測量有多種結(jié)構(gòu)形式，目的是使光纖Bragg光柵產(chǎn)生應(yīng)變。通常利用懸臂梁的受力把加速度量轉(zhuǎn)換為應(yīng)變量，再轉(zhuǎn)化為Bragg波長的變化，即通過檢測波長的變化實現(xiàn)對加速度的測量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高靈敏度、寬頻帶的基于不同結(jié)構(gòu)的雙光纖光柵振子結(jié)構(gòu)，解決目前地震檢波器靈敏度低和頻帶窄的問題。本發(fā)明包括L型懸臂梁(I)，光纖Bragg光柵I (2)，等強度梁(3)，外殼(4)，光纖Bragg光柵2 (5)，支撐架(6)，質(zhì)量塊(7)。等強度梁(3) —端與外殼⑷固定連接，一端與質(zhì)量塊(7)連接，光纖Bragg光柵1(2)粘貼在梁上并通過左側(cè)小孔引出。L型懸臂梁(I) 一端與外殼(4)固定連接，光纖Bragg光柵2 (5)的兩端分別與L型懸臂梁(I)上面的支點和外殼(4)右上方的支點固定，其中光纖Bragg光柵2 (5)從外殼(4)右上方的小孔中引出。本發(fā)明L型懸臂梁上的光纖光柵和等強度梁上的光纖光柵均為摻鍺光纖光柵，其波長范圍為1515-1590nm。本發(fā)明的兩根傳感光柵的中心波長相同。本發(fā)明的外形結(jié)構(gòu)為圓柱體。本發(fā)明基于不同結(jié)構(gòu)的雙光纖光柵地震檢波器的振子結(jié)構(gòu)，其工作原理為:等強度梁在外界加速度的作用下會產(chǎn)生應(yīng)變，由于光纖Bragg光柵I粘貼在等強度梁上，因此等強度梁上的應(yīng)變會傳遞到光纖Bragg光柵I上使其中心波長產(chǎn)生漂移，可以通過調(diào)節(jié)梁的尺寸和質(zhì)量塊的大小來控制等強度梁結(jié)構(gòu)的靈敏度和自然頻率。L型懸臂梁在外部激振力的作用下，產(chǎn)生上下振動，L型懸臂梁的變形使懸臂梁上端與外殼的距離發(fā)生變化，從而引起對光纖Bragg光柵2的拉伸，使其中心波長產(chǎn)生漂移，該種結(jié)構(gòu)屬于拉伸法，靈敏度較高，主要用來檢測高頻微弱信號。本發(fā)明基于不同結(jié)構(gòu)的雙光纖光柵地震檢波器的振子結(jié)構(gòu)具有如下優(yōu)點:光纖Bragg光柵I對于低頻信號具有很好的響應(yīng),光纖Bragg光柵2能夠?qū)崿F(xiàn)對高頻信號的檢測，通過對二者進行綜合能夠較好的提高振子對地震信號的寬頻域檢測。


為了更清楚的闡述本發(fā)明的技術(shù)方案，現(xiàn)對附圖1做簡要的說明。根據(jù)附圖1的結(jié)構(gòu)，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，可根據(jù)此附圖獲得其他的附圖。
具體實施例方式為了實現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案以如下方式實現(xiàn):通過調(diào)節(jié)等強度梁(封裝了光纖Bragg光柵I)尺寸和質(zhì)量塊的大小來調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的自然頻率和靈敏度(根據(jù)實際的地震勘探需求而定)，這一結(jié)構(gòu)具有較好的靈敏度；用L型懸臂梁對光纖Bragg光柵2的拉伸方式來實現(xiàn)對高頻微弱信號的檢測。雖然兩根光纖Bragg光柵都是用來檢測相同的振動信號，但是它們分別是基于L型懸臂梁和等強度梁結(jié)構(gòu)的，即反映地震波振動信號不同方面(低頻和高頻)的特征，因此，通過對這兩根光纖光柵上得到的地震波信號做相應(yīng)的數(shù)字信號處理，能夠更好的反映地震波振動信號的完整信息，從而提高檢測的靈敏度和頻帶寬度。
權(quán)利要求
1.寬頻帶光纖地震檢波器的雙光柵振子結(jié)構(gòu)，本發(fā)明包括L型懸臂梁(I)，光纖Bragg光柵I⑵，等強度梁⑶，外殼⑷，光纖Bragg光柵2 (5)，支撐架(6)，質(zhì)量塊(7)。
等強度梁(3) —端與外殼(4)固定連接，一端與質(zhì)量塊(7)連接，光纖Bragg光柵1(2)粘貼在梁上并通過左側(cè)小孔引出。L型懸臂梁⑴一端與外殼⑷固定連接，光纖Bragg光柵2(5)的兩端分別與L型懸臂梁(I)上面的支點和外殼(4)右上方的支點固定，其中光纖Bragg光柵2 (5)從外殼(4)右上方的小孔中引出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬頻帶光纖地震檢波器的雙光柵振子結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的振子系統(tǒng)由一個等強度梁(3)和一個L型懸臂梁(I)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬頻帶光纖地震檢波器的雙光柵振子結(jié)構(gòu)，其特征在于，等強度梁上的光柵采用粘貼法安裝，L型懸臂梁上的光柵采用直接拉伸法安裝。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬頻帶光纖地震檢波器的雙光柵振子結(jié)構(gòu)，其特征在于，L型懸臂梁上的光纖光柵和等強度梁上的光纖光柵均為摻鍺光纖光柵，其波長范圍為1515-1590nm,兩根傳感光柵的中心波長相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬頻帶光纖地震檢波器的雙光柵振子結(jié)構(gòu)，其特征在于，其外形結(jié)構(gòu)為圓柱體。
全文摘要
本發(fā)明一種寬頻帶光纖地震檢波器的雙光柵振子結(jié)構(gòu)，包括L型懸臂梁(1)，光纖Bragg光柵1(2)，等強度梁(3)，外殼(4)，光纖Bragg光柵2(5)，支撐架(6)，質(zhì)量塊(7)。該結(jié)構(gòu)旨在解決地震勘探中檢波器靈敏度不高、動態(tài)范圍較小的問題。該振子與其他類型的振子相比，它利用封裝在不同結(jié)構(gòu)上的兩根光纖光柵同時對地震信號進行采集，由于采用了不同的振動結(jié)構(gòu)、集成了光纖光柵拉伸法和粘貼法的優(yōu)點，因而具有更好的靈敏度和結(jié)果可靠性。通過對兩根光纖光柵上得到的振動信號進行合成，能夠擴大其在地震勘探領(lǐng)域的應(yīng)用范圍和實用性。
文檔編號G01V1/18GK103176205SQ201110436378
公開日2013年6月26日 申請日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者陶果, 金武軍, 雷永強, 魏耀東 申請人:中國石油大學(xué)(北京)