[发明专利]三维光纤地震传感器

摘要

本发明提供了一种三维光纤地震传感器，主要包括机箱、振动摆、弹簧、阻尼器、万向节、光纤环、东部传感组件、北部传感组件、南部传感组件、上部传感组件和西部传感组件，六个传感组件整体构成一个六棱体，六棱体的中心点设置振动摆，地震测量时，机箱随地震波一起振动，利用振动摆的惯性作用使箱体内的光纤环被压扁或拉伸，根据光纤微弯损耗原理，光纤环对光信号产生了光强调制，地震振动信号的大小与光强调制幅度的绝对值成正比关系，信号输出采用光纤传感组件的推挽输出，本传感器结构简单、灵敏度高、输出幅度大、抗干扰强、传输距离远、低频响应好，下限频率低、阻尼效果好，能够在复杂恶劣环境条件下的长时间使用且能测量三维地震信号。

主权项

一种三维光纤地震传感器，包括传感组件(1)、阻尼器套筒(2)、外侧垫片(3)、外侧光纤支架(4)、万向节(5)、外侧连杆(6)、穿纤孔(7)、弹簧(8)、光纤环外侧(9)、内侧光纤支架(10)、内侧连杆(11)、内侧垫片(12)、阻尼器压杆(13)、光纤环内侧(14)、光纤缓冲段(15)、入射光纤(16)、光纤转接头(17)、光纤耦合器(18)、出射光纤(19)、机箱(20)、振动摆(21)、软丝(22)、外部光跳线(23)、底部传感组件(D)、东部传感组件(E)、北部传感组件(N)、南部传感组件(S)、上部传感组件(U)和西部传感组件(W)；外侧垫片(3)、外侧光纤支架(4)、万向节(5)、外侧连杆(6)、穿纤孔(7)、内侧光纤支架(10)、内侧连杆(11)、内侧垫片(12)和机箱(20)构成支架框架机构，阻尼器套筒(2)、弹簧(8)和阻尼器压杆(13)构成弹簧阻尼机构，光纤环外侧(9)、光纤环内侧(14)、光纤缓冲段(15)、入射光纤(16)和出射光纤(19)构成光路传输机构，光纤转接头(17)和光纤耦合器(18)构成光纤转接机构，光纤环外侧(9)和光纤环内侧(14)组成光纤环；其特征在于：传感组件(1)设有传感组件(1)、阻尼器套筒(2)、外侧垫片(3)、外侧光纤支架(4)、万向节(5)、外侧连杆(6)、穿纤孔(7)、弹簧(8)、光纤环外侧(9)、内侧光纤支架(10)、内侧连杆(11)、内侧垫片(12)、阻尼器压杆(13)、光纤环内侧(14)、光纤缓冲段(15)、入射光纤(16)、光纤转接头(17)、光纤耦合器(18)、出射光纤(19)和软丝(22)；外侧光纤支架(4)的一侧为球面形且球面形一侧与万向节(5)的一端连接，万向节(5)的另一端与机箱(20)一个面的中心点连接，外侧光纤支架(4)的另一侧设有外侧垫片(3)，外侧垫片(3)通过外侧连杆(6)与阻尼器套筒(2)的一端连接，内侧光纤支架(10)为长方体且其一侧设有内侧垫片(12)，内侧垫片(12)通过内侧连杆(11)与阻尼器压杆(13)的一端连接，阻尼器压杆(13)的另一端插入阻尼器套筒(2)内，内侧光纤支架(10)的另一侧设有软丝(22)，软丝(22)的一端与振动摆(21)连接，弹簧(8)的一端与外侧垫片(3)连接，弹簧(8)的另一端与内侧垫片(12)连接，阻尼器套筒(2)、外侧连杆(6)、内侧连杆(11)和阻尼器压杆(13)设置在弹簧(8)内部；外侧光纤支架(4)和内侧光纤支架(10)上面设有穿纤孔(7)，光纤环的腰部穿入穿纤孔(7)内，光纤环为椭圆形，外侧光纤支架(4)和内侧光纤支架(10)设置在椭圆形光纤环长轴的两端，传感组件(1)中的光纤环外侧(9)为两根，光纤环内侧(14)为一根，入射光纤(16)与光纤环外侧(9)之间以及出射光纤(19)与光纤环外侧(9)之间设有光纤缓冲段(15)，光路前进方向依次为入射光纤(16)、光纤缓冲段(15)、光纤环外侧(9)、光纤环内侧(14)、光纤环外侧(9)、光纤缓冲段(15)、出射光纤(19)，入射光纤(16)和出射光纤(19)通过光纤转接头(17)和光纤耦合器(18)和外部光纤连接；机箱(20)内设有六个传感组件(1)和一个振动摆(21)，六个传感组件分别为东部传感组件(E)、西部传感组件(W)、南部传感组件(S)、北部传感组件(N)、上部传感组件(U)和底部传感组件(D)，东部传感组件(E)、西部传感组件(W)、南部传感组件(S)和北部传感组件(N)水平放置且构成一个十字星，上部传感组件(U)、底部传感组件垂直放置且和东部传感组件(E)、西部传感组件(W)或和南部传感组件(S)、北部传感组件(N)构成十字星，六个传感组件(1)整体构成六棱体，六棱体的中心点设置振动摆(21)；通过光纤转接头(17)、光纤耦合器(18)和外部光跳线(23)，东部传感组件(E)和西部传感组件(W)产生的信号组成东西水平向振动信号的推挽输出，南部传感组件(S)和北部传感组件(N)产生的信号组成南北水平向振动信号的推挽输出，上部传感组件(U)和底部传感组件(D)产生的信号组成上下垂直向振动信号的推挽输出；振动摆(21)的直径为42～50毫米，材质为黄铜，外部镀有铬，入射光纤(16)和出射光纤(19)的纤芯直径为200μm，包层外径为230μm，为塑料阶跃型光纤，所述的光纤为裸纤，其外部没有任何保护层，光纤转接头(17)为FC型。