[发明专利]基于无胶封光纤加速度检波器

说明书

一种基于无胶封光纤加速度检波器，底座两侧对称设置有倾斜悬臂梁，两个悬臂梁端底部可拆卸设置有相同的质量块、上表面焊接有光纤，光纤上刻有光栅。本发明具有使用寿命长、耐腐蚀、结构简单、灵敏度高的优点，能够广泛应用于各类地震波勘探领域。

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，具体涉及到基于无胶封光纤加速度检波器。

背景技术

自从1966年高锟博士提出可将光纤作为光通信的传输媒介后，光纤在传感领域的应用便飞速发展。经过几十年的发展之后，光纤光栅(FBG)技术的研制日臻完善，已应用在大型民用结构、土木工程、航空航天、电力工业、石油化工、医学、核工业等多个领域。

在光纤光栅传感技术的众多应用领域中，油气资源勘探是其中的一个重要分支。油气资源是国计民生的重要战略资源，开展对油气资源开发及运输过程中的动态监测新方法、新技术、先进仪器装备研究具有十分重要的科学技术意义和广阔的应用前景。在众多油气资源勘探方法中，地震波勘探法是最重要的方法之一。地震波勘探技术是利用人工震动引起的弹性波经岩层分界面发生反射或折射，通过高度灵敏的地震检波器记录其反射或折射信号，从而确定地质构造情况，进而得到油气藏等地下资源精细描述的一种石油探测技术。因此，地震加速度检波器被广泛地应用于石油、金属矿藏、煤炭、工程地质、结构健康检测等领域之中。目前在油气田现场工程生产测试中使用的地震波检测仪器多数是以压电、磁电、涡流机理为主的电类检波器，难以在环境复杂的井下稳定可靠工作。光纤传感器作为一种集传感与传输于一体的元件，由于其尺寸小、结构简单、灵敏度高、耐腐蚀、耐高温高压、抗电磁干扰、可靠性高、可实现分布式检测等特点，深受人们的青睐，非常适合用于制作地震加速度检波器。

目前也报道有使用光纤传感技术测量地震波加速度，但其精度较低、重复性差、可测频带固定，光纤与应变结构之间通过有机胶粘接固定，有机胶自身杨氏模量低，尤其在井下高温环境中，会不可避免地产生软化，蠕变现象明显，甚至会松动失效，对光纤地震加速度检波器的稳定性、重复性、精度和寿命都有很大的影响。因此现有技术还有待于改进和提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有光纤地震加速度检波器的缺点，提供一种精度高、使用寿命长、灵敏度高的基于无胶封光纤加速度检波器。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：底座两侧对称设置有倾斜悬臂梁，两个悬臂梁端底部可拆卸设置有相同的质量块、上表面焊接有光纤，光纤上刻有光栅。

作为一种优选的技术方案，所述的悬臂梁的倾角为0°～5°。

作为一种优选的技术方案，所述的光纤通过玻璃焊料焊接在两个悬臂梁端。

作为一种优选的技术方案，所述的玻璃焊料为Pb-Bi-B系玻璃焊料。

作为一种优选的技术方案，所述的光纤在被封装固定前施加一定的预紧力，使光栅的中心波长向长波方向漂移3～5nm。

作为一种优选的技术方案，所述的底座与两侧的悬臂梁连为一体，材料为304不锈钢或弹性合金3J22，所述的质量块的材料为钨。

作为一种优选的技术方案，所述的悬臂梁的横截面为矩形或梯形或三角形或圆形，所述的质量块的横截面为矩形或圆形。

作为一种优选的技术方案，所述的悬臂梁的横截面为矩形，悬臂梁的厚度为0.5～2mm，宽度为5～10mm，长度为20～30mm；所述的质量块横截面为矩形，高度为10～20mm，宽度为5～10mm，长度为5～10mm。

作为一种优选的技术方案，所述的质量块与悬臂梁通过螺栓固定。

作为一种优选的技术方案，所述的光栅的栅区长度为2～5mm，中心波长为1550nm。

本发明的有益效果如下：