[实用新型]一种光纤声波地层成像装置

说明书

本实用新型公开了一种光纤声波地层成像装置，包括光源发射模块、声波传感光纤、信号接收模块和信号处理模块；光源发射模块包括窄线宽激光器、第一光耦合器、调制器、光放大器和环形器，调制器包括频移单元和脉冲匹配单元，脉冲匹配单元通过调控经过频移单元的脉冲光宽度对声波传感光纤的散射颗粒度进行匹配，改变探测分辨率；信号处理模块包括离散化处理单元和声波解调单元，用于将信号接收模块接收的后向散射光信号离散化后进行解调，得到待测声波信息。本实用新型采用的光纤散射颗粒度脉冲匹配技术，通过调控光脉冲来对光纤的散射颗粒度进行匹配，不同的脉冲可匹配光纤的不同散射颗粒度，进而改变地层成像的空间分辨率，实现高分辨率地层成像。

技术领域

本实用新型属于资源勘探和地质检测领域，更具体地，涉及一种光纤声波地层成像装置。

背景技术

当前，能源短缺问题是当今世界最重要的科学难题之一，虽然人们在新能源开发领域取得了很大的进展，但石油、天然气和煤炭等地质能源在今后一段时间内仍然会是人类生产生活中的主要能源。对大范围、深层地质资源的探寻刻不容缓，而地层成像法是现代社会探寻资源最常用的方法。

再者，随着人类经济社会的快速发展，大型桥梁、建筑、隧道、公路和铁路等设施成为人们重要的生产生活工具，对这些建筑设施地基安全监测显得尤为重要，地层成像作为地质检测的重要手段，被广泛应用于各类基础设施的地基检测中。此外，地震、泥石流、山体滑坡等地质灾害一直是困扰人类生命财产安全的问题，对地质灾害的长期有效监测是人们迫切的需求，地层成像是其中非常重要的技术。

其中声波地层成像技术成为了资源勘探、地质检测等领域中必不可少的研究手段，现有的声波地层成像技术主要以电学检波器为主，但是由于电学检波阵列安装复杂以及成本高，传统检波阵列空间分辨率多为10m以上，而且难以实现长距离阵列布设。并且在地质勘探过程中，成像系统需要收集的地震波信号包含复杂的频率成分，低频成分越来越重要，而且对地质勘探的深度和范围越来越广。声波的测量精度与测量范围直接影响地层成像的质量，然而传统的声波地层成像技术难以满足当前需求。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种光纤声波地层成像装置，旨在解决现有地层成像装置分辨率低、成像范围小、测量带宽窄的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种光纤声波地层成像装置，包括光源发射模块、声波传感光纤、信号接收模块和信号处理模块；

光源发射模块包括窄线宽激光器、第一光耦合器、调制器、光放大器和环形器，调制器包括频移单元和脉冲匹配单元；脉冲匹配单元通过调控经过频移单元的脉冲光宽度对声波传感光纤的散射颗粒度进行匹配，改变探测分辨率；

信号处理模块包括离散化处理单元和声波解调单元，用于将信号接收模块接收的后向散射光信号离散化后进行解调，得到待测声波信息。

进一步地，本实用新型提供的光纤声波地层成像装置还包括反演成像模块，用于对解调后的声波信息进行反演成像，得到待测声波图形。

优选地，窄线宽激光器产生连续窄线宽激光经过第一光耦合器后按预设分光比进行分束，分别为探测光和本振光，探测光入射至调制器，被调制成脉冲光信号并产生一定频移，并通过调控脉冲宽度实现对光纤散射颗粒度的匹配，经调控的脉冲光信号进入光放大器进行功率放大，放大后的脉冲光信号进入环形器并发射给声波传感光纤。

优选地，声波传感光纤用于产生携带外界声波信号的后向散射光信号由环形器送至信号接收模块。

优选地，信号接收模块包括第二光耦合器，探测器和采集卡，携带外界声波信号的后向散射光信号与本振光一起进入第二光耦合器进行拍频，产生的拍频信号由探测器转为电信号，再由采集卡进行电信号的采集和存储，将采集到的电信号送至所述信号处理模块。