[发明专利]相移光栅地震检波器和检波器光路

说明书

技术领域

本发明涉及地震检波技术领域，尤其涉及一种地震检波器，具体的讲，是涉及一种以相移光栅为核心元件的高性能的地震检波器。

背景技术

在勘探石油的各种探测方法中，地震勘探已成为一种最有效的方法了。所谓地震勘探，就是通过人工方法激发地震波，以查明地下的地质构造，为寻找油气田或其它勘探目的服务的一种物探方法。目前，油气勘探正在从寻找构造油气藏转向岩性油气藏，从间接找油气向直接预测油气的方向发展，因而利用地震属性对油气藏进行检测的要求越来越高。因此，对地震勘探仪器的要求也越来越高，需要使用具有高分辨率、高抗干扰能力、高信噪比、高保真度和大动态范围的地震检波器。作为野外数据采集关键的部件之一的地震检波器，其性能的好与坏、优与差将直接关系到地震数据采集的质量和地质分析的效果。

传统检波器采用电磁感应的原理，动态范围小、分辨率低、抗电磁干扰能力差，在可获得更高分辨率的井下垂直地震剖面法中，传统检波器更突显出体积笨重、操作复杂、系统可靠性低的缺点。普通的光纤地震检波器，虽然克服了传统检波器的部分缺点，但是其需要昂贵的光源设备，故成本高，且光损耗大、易啁啾、分辨率低、测量范围小、线性度差、解调复杂，这些缺点限制了其产业化发展。

相移光栅是在常规的光纤光栅反射谱中打开一个或者多个线宽极窄的透射窗口，所以它对某一波长或多个波长具有很高的选择度，从而使得它在光纤传感系统中有重要的应用。通过调整相移光栅的折射率调制深度、相移量、相移位置、光栅长度、以及相移的数量可以得到不同的透射光谱。这些优良的性能，使得相移光栅在窄线宽单频光纤激光器、波分复用系统、滤波器、以及掺铒光纤增益平坦等领域有着广阔的应用前景。

因此，如何设计一种利用相移光栅上述优良特性的地震检波器成为了业内亟需解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于，利用相移光栅上述优良特性将包含目标信息的振动信号精确的转化为可识别的数据，传递给操作者。克服了当前光纤地震检波器中成本高、光损耗大、易啁啾、分辨率低、测量范围小、线性度差等缺陷。在本发明中，所用的光路中应用了相移光栅，从而不需要昂贵的光源，从而大大降低了地震检波器的成本。专门设计的光路，使得光的插入损耗小，光谱线宽窄且无啁啾。光谱透射峰的宽度只有几个pm，甚至更小，但光功率却很高。采用边沿滤波法解调，使得本发明的分辨率高、测量范围大，线性度好。

通过大量检索表明，迄今为止尚没有与本发明完全一致的相移光栅地震检波器的报道。

本发明的目的是这样实现的：

本发明提供一种高分辨率相移光栅地震检波器，整体结构包括：检波器探头、检波器光路、数据采集器和数据处理器。其中检波器光路中的相移Bragg光栅和Bragg光栅对称的粘贴在检波器探头上，检波器光路、数据采集器和数据处理器依次相连。

当检波器探头检测到振动，检波器探头将振动信号转化为光信号；检波器光路，与所述的检波器探头局部粘贴在一起，用于将所述光信号转化为电信号；数据采集器，用于采集所述检波器光路输出的所述电信号；数据处理器，用于对所述数据采集器采集到的所述电信号进行数据处理，将数据处理结果输出（例如：将结果可视化并输出给操作者）。在各种信号转换的过程中，彼此之间保持着线性关系。

优选的是，所述数据采集器由放大滤波电路和A/D转换电路组成，所述数据采集器为数据采集卡。

优选的是，所述数据处理器为单片机、ARM或者PC机。

本发明所提供的检波器探头的结构包括：承重支架、等强度悬臂梁和质量块。将承重支架固定在地面上；等强度悬臂梁则固定在承重支架上，且检波器光路中的相移Bragg光栅和Bragg光栅沿着悬臂梁的中线对称的粘贴在其上表面上；质量块焊接在等强度悬臂梁的顶端。

将承重支架固定在地面上，当地面发生震动时，由于质量块处于绝对惯性空间中，所以等强度悬臂梁会跟随震动，且等强度梁上因振动产生的应变处处相等，从而使得相移Bragg光栅和Bragg光栅产生均匀的应变。通过检测以上两光栅的应变信号，结合等强度悬臂梁和质量块的尺寸、材料特性，可以计算出振动的幅度和频率。