[发明专利]光纤微震感测系统

说明书

相关引用

本申请要求享有2009年10月23日提交的美国临时专利申请序列No.61/279,607的优先权，在本申请中以引用的方式将其全部内容并入。

技术领域

本发明总体上涉及微震感测领域，并且尤其涉及改善的光纤微震感测系统。

背景技术

地球的某些运动在本领域中可以被称为“微震”、“微震干扰”和/或“微震扰动”。例如，诸如由自然现象(例如，风力、海浪、地震等等)引起的地球颤动(例如，地壳板块运动)可以被认为是微震。此外，人为地球扰动(例如由水压致裂、蒸汽喷射、固碳等等引起的扰动)也可以被认为是微震。

使用光纤感测系统来感测微震的技术是已知的。光纤感测系统被广泛用于感测干扰(例如，运动、加速度、声音等等)。这种光纤感测系统经常包括用于将干扰转换为光纤中的光的相变的变换器。

用于感测微震的现有技术变换器具有多种缺陷。例如，某些光纤感测应用具有空间局限性，这限制了某些变换器设计的可应用性。此外，其中使用变换器(以及光纤感测系统的其它光学元件)的环境可能要求从许多传统变换器不能够获得或者不可用的灵敏度和控制。而且，许多光学变换器的操作受沿着不同运动轴的干扰负面影响。

因此，期望提供改善的光纤变换器、光纤加速度计以及相关的光纤微震感测系统以解决这些和其它问题。

发明内容

根据本发明的示例性实施例，提供一种光纤微震感测系统。所述系统包括多个节点，所述节点中的每一个包括表面部分、地下部分以及在所述表面部分和所述地下部分之间延伸的光缆。所述表面部分包括(1)用于沿着所述光缆向所述地下部分发送光学信号的光源，以及(2)用于从所述地下部分接收沿着所述光缆传播的返回光学信号的光接收器。所述地下部分包括至少一个变换器，所述至少一个变换器中的每一个包括(1)被配置成紧固到感兴趣主体的固定部分，(2)相对于所述固定部分具有移动范围的可移动部分，(3)设置在所述固定部分和所述可移动部分之间的弹簧，以及(4)与所述可移动部分咬合的质量块。所述光缆包括缠绕在所述至少一个变换器中的每一个的所述固定部分和所述可移动部分之间的一段光纤，所述一段光纤跨越所述弹簧。

所述变换器可以被包括作为加速度计的一部分。所述变换器/加速度计可以包括关于彼此不互相排斥的各种附加特征。例如，所述质量块可以被配置成包围所述可移动部分(以及所述变换器的其它部分)。此外，所述质量块可以容纳所述加速度计的某些光学元件(例如，反射器、光纤耦合器等等)。此外，所述变换器的某些元件(例如，所述固定部分、所述可移动部分和所述弹簧)可以由整件材料形成。

本发明的光纤微震感测系统的所述多个节点或者场节点可以是萨尼亚克干涉仪感测系统、迈克尔逊干涉仪感测系统和法布里珀罗干涉仪感测系统等等。

应理解，本发明的前面的概括描述以及下面的详细描述二者都是示例性的，而不是限制性的。

附图说明

通过结合附图阅读下面的详细描述能够最佳地理解本发明。应强调的是，根据惯例，附图中的各种特征未按照比例绘制。相反地，出于清晰目的，任意放大或者缩小各种特征的尺度。附图中包括下面的图：

图1是根据本发明示例性实施例的光纤加速度计的方框示意图；

图2A-2H是根据本发明各种示例性实施例的变换器的横截面方框图；

图2I-2J是根据本发明示例性实施例的变换器的俯视和仰视透视图；

图3A是根据本发明示例性实施例的线性化萨尼亚克干涉仪的方框图；

图3B-3C是根据本发明各示例性实施例的迈克尔逊干涉仪的方框图；

图4A是根据本发明示例性实施例的多个多路复用萨尼亚克干涉仪的方框图；

图4B是根据本发明示例性实施例的多个多路复用法布里珀罗干涉仪的方框图；

图5是根据本发明示例性实施例的变换器的分解图；

图6A-6B是图5的变换器的铰接体的俯视和透视图；

图6C说明了图6A-6B的铰接体的示例性安装；

图7A是根据本发明示例性实施例的变换器的局部方框图；

图7B-7C是图7A的变换器的阻尼模式的方框图；并且

图8是根据本发明示例性实施例的光纤微震感测系统的方框图。

具体实施方式