一种交叉缠绕推挽式井下三分量光纤地震计

文档序号:25442673发布日期:2021-06-11 22:02阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种交叉缠绕推挽式井下三分量光纤地震计,包括信号处理系统(1)、信号采集系统(2)、矢量加速度计(3)、通信线缆(27)以及光缆(28),其特征在于:矢量加速度计(3)的三维传感单元(31、32、33)采用交叉缠绕推挽式结构,矢量加速度计(3)包括水平向传感单元a(31)、水平向传感单元b(32)、垂直向传感单元(33),三个传感单元具有相同的传感结构,首尾相连正交堆叠组成矢量传感探头;其中垂直向传感单元(33)的质量块(313)放置于垂直单元框架(331)的中部贯穿(3312)内部,质量块(313)通过两侧的板簧安装孔(3131)与质量块安装孔(3142)连接,平板弹簧(314)通过框架安装孔(3141)安装到垂直板簧安装位(3313)的板簧固定孔(3314)上,板簧外侧分别使用板簧固定块a(315)、板簧固定块b(316)固定;质量块(313)的两端延伸柱体(3132)通过中部贯穿a(3151)和中部贯穿b(3161)延伸至板簧固定块外侧,并与缠纤柱a(317)和缠纤柱b(318)连接,板簧固定块a(315)与缠纤柱b(318)位于一侧,板簧固定块b(316)与缠纤柱a(317)位于另一侧;敏感光纤c1(425)、c2(426)采用交叉缠绕的形式缠绕于板簧固定块a(315)、b(316)与缠纤柱a(317)、b(318)之间,并与质量块(313)一起构成推挽结构,敏感光纤c1(425)缠绕在缠纤槽a(3153)和缠纤柱a(317)上,敏感光纤c2(426)缠绕在缠纤槽b(3163)和缠纤柱b(318)上;水平向传感单元a(31)、水平向传感单元b(32)的核心结构与垂直向传感单元(33)类似,框架支撑立柱(312)通过立柱安装孔(3121)安装于框架两侧平板之间;光纤器件盒(34)安装于垂直向传感单元(33)外侧的垂直向支撑圆板(332)上,用于放置矢量传感探头的光纤器件和光路;矢量传感探头与密封端盖(352)通过单元框架固定孔(3522)固定为一体,防水密封光缆接头(36)安装于光缆安装孔(3523),并通过穿线孔(3113)与内部光纤器件盒(34)连接;外圆筒(351)从光纤器件盒(34)一侧安装到密封端盖(352)上,另一侧安装密封尾盖(353)。

2.根据权利要求1所述的一种交叉缠绕推挽式井下三分量光纤地震计,其特征在于:所述的矢量加速度计(3)的传感光路部分包括一分三耦合器(417)、耦合器a1、a2、b1、b2、c1、c2(411、412、413、414、415、416)、敏感光纤a1、a2、b1、b2、c1、c2(421、422、423、424、425、426),信号采集系统(2)输出的光经过光缆(28)连接至一分三耦合器(417)的输入端口,一分三耦合器(417)的三个输出端口分别连接至三路传感光路;其中第一路,一分三耦合器(417)的一个输出端口连接至耦合器a1(411)的输入端口;耦合器a1(411)的两个输出端口分别与敏感光纤a1、a2(421、422)的输入端口连接;敏感光纤a1、a2(421、422)的输出端口分别与耦合器a2(412)的两个输入端口连接;耦合器a2(412)的两个输出端口分别通过光缆(28)连接至信号采集系统(2)的第一探测器(241)和第二探测器(242);第二和第三路传感光路的连接方式和第一路一致,第二路中耦合器b2(414)的两个输出端口分别通过光缆(28)连接至号采集系统(2)的第三探测器(243)和第四探测器(244);第三路中耦合器c2(416)的两个输出端口分别通过光缆(28)连接至号采集系统(2)的第五探测器(245)和第六探测器(246);其中耦合器a1、a2、b1、b2、c1、c2(411、412、413、414、415、416)和一分三耦合器(417)安装于光纤器件盒(34)中。

3.根据权利要求1或2所述的一种交叉缠绕推挽式井下三分量光纤地震计,其特征在于:所述的矢量加速度计(3)的水平向传感单元a(31)包括水平单元框架(311)、框架支撑立柱(312)、质量块(313)、平板弹簧(314)、板簧固定块a(315)、板簧固定块b(316)、缠纤柱a(317)、缠纤柱b(318);水平向传感单元b(32)、垂直向传感单元(33)的核心结构与水平向传感单元a(31)一致,水平单元框架(311)包括固定安装孔(3111)、单元框架连接孔(3112)、穿线孔(3113)、立柱固定孔(3114)、中部贯穿(3115)、板簧安装位(3116)、板簧固定孔(3117);水平单元框架(311)整体为圆柱形,两端面之间具有两个连接竖板,连接竖板之间镂空结构为中部贯穿(3115),连接竖板两端为板簧安装位(3116),板簧安装位(3116)上具有板簧固定孔(3117),两端板簧安装位(3116)的间距等于质量块(313)两端板簧安装孔(3131)所在平面的间距;水平单元框架(311)两端面分布有固定安装孔(3111)、单元框架连接孔(3112)、穿线孔(3113)及立柱固定孔(3114);垂直单元框架(331)包括垂向框架连接孔(3311)、垂向中部贯穿(3312)、垂向板簧安装位(3313)、垂向板簧固定孔(3314)、支撑圆板固定孔(3315);垂直单元框架(331)整体为长方形,两侧面之间具有两个连接竖板,连接竖板之间镂空结构为垂向中部贯穿(3312),连接竖板两端为垂向板簧安装位(3313),垂向板簧安装位(3313)上具有垂向板簧固定孔(3314),两端垂向板簧安装位(3313)的间距等于质量块(313)两端板簧安装孔(3131)所在平面的间距;垂直单元框架(331)的两侧面外侧底部为垂向框架连接孔(3311),顶部为支撑圆板固定孔(3315)。

4.根据权利要求3所述的一种交叉缠绕推挽式井下三分量光纤地震计,其特征在于:质量块(313)包括板簧安装孔(3131)、两端延伸柱体(3132)、缠纤柱固定孔(3133);质量块(313)整体圆角矩形,两侧面中间位置为两端延伸柱体(3132),其顶部为缠纤柱固定孔(3133),柱体两侧为板簧安装孔(3131);两端板簧安装孔(3131)所在平面的间距与水平单元框架(311)两端板簧安装位(3116)的间距及垂直单元框架(331)两端垂向板簧安装位(3313)的间距相等,两端延伸柱体(3132)的外尺寸略小于缠纤柱a(317)、缠纤柱b(318)上的安装槽口内尺寸。

5.根据权利要求4所述的一种交叉缠绕推挽式井下三分量光纤地震计,其特征在于:平板弹簧(314)包括框架安装孔(3141)、质量块安装孔(3142)、中部镂空(3143);平板弹簧(314)整体为平板状,中间位置为中部镂空(3143),镂空位置两侧为质量块安装孔(3142),两端为框架安装孔(3141)。

6.根据权利要求5所述的一种交叉缠绕推挽式井下三分量光纤地震计,其特征在于:板簧固定块a(315)包括中部贯穿a(3151)、固定块a安装孔(3152)、缠纤槽a(3153);板簧固定块b(316)包括中部贯穿b(3161)、固定块b安装孔(3162)、缠纤槽b(3163);缠纤柱a(317)包括缠纤柱a安装孔(3171);缠纤柱b(318)包括缠纤柱b安装孔(3181)。


技术总结
本发明提供一种交叉缠绕推挽式井下三分量光纤地震计,属于光纤干涉测量领域,它主要包括信号处理系统、信号采集系统、矢量加速度计、通信线缆以及光缆,矢量加速度计内部由三个具有相同结构的传感单元正交堆叠组成三维矢量传感探头,外部由外圆筒和密封端盖进行保护,其中敏感光纤采用外置缠绕的形式,将主要结构组件包围在敏感光纤内部,同时敏感光纤交叉缠绕于两个板簧固定块和两个缠纤柱之间,并与质量块一起构成推挽结构,其中质量块通过两端的缠纤柱对敏感光纤进行直接拉伸。本装置的优点是质量块的震动方向性好,横向串扰较低,可实现较高应变传递效率和灵敏度,而且结构紧凑,能够满足狭小空间测量要求,特别适用于深井地震观测。

技术研发人员:杨军;祝海波;唐乙平;张毅博;田帅飞;张晓峻;姜富强;苑勇贵;苑立波
受保护的技术使用者:哈尔滨工程大学
技术研发日:2021.01.26
技术公布日:2021.06.11
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