[实用新型]光栅地震检波器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种数字地震检波器，尤其是涉及适用与地震勘探仪器配套的振动信号传感器。

背景技术

目前，世界地震勘探正向高分辨率发展，要求检波器向高精度、高灵敏度和动态范围宽的数字化方向发展。传统的机—电地震波检测装置存在着如下不足：易受外界环境(电磁干扰)的变化及不利因素的干扰，影响输出信号的质量；灵敏度低、动态信号范围窄；不能直接将检测的位移参数或速度参数以数字信号输出；因器件的精度不同，影响地震检波器输出的数据质量。

发明内容

本实用新型的一个目的是可将地震的波动信号转换为数字形式输出，检波器输出信号不易受干扰，质量高。

本实用新型的另一个目的是提供一种动态范围大，灵敏度高的检波装置。

本实用新型的第三个目的是提供一种工作频带宽的检波装置。

本实用新型的第四个目的是提供一种利用数字采样，其结果可以直接输出位移与速度，具备双重能力的检波装置。

本实用新型所述光栅地震检波器，其特征在于：它包括一个固定在弹性装置上，仅可做纵向运动的主光栅和一个与所述主光栅一同构成光栅副的指示光栅，共同形成随振动而产生相对运动的光栅谐振子；该光栅谐振子置于准直后光源与光电转换器件之间，并封装于密封的外壳中。

如上所述的光栅地震检波器，其特征在于：所述弹性装置可以是一个对横向振动干扰有强抑制能力的横向限振片，所述主光栅通过支撑架固定于横向限振片上，指示光栅可固定在光栅位置调整架上。

如上所述的主光栅为光学玻璃材料，最优参数为50线/mm或100线/mm，电子细分采用20-100倍细分。

如上所述光栅副中主光栅和指示光栅参数一致，结构尺寸不同，间距为0.02-1mm为最佳。

如上所述横向限振片可选用弹性较强的铍青铜材料经热处理制成。

如上所述光源包括白光或单色光源和聚光镜，光电转换器件可以是光电池、光电管或CCD。

本实用新型所述光栅地震检波器，首先将大地震动的机械信号转换成光栅谐振子运动而产生光信号—莫尔条纹，再将光信号用光电器件转换成电信号输出。它与传统的检测装置相比。

具有如下优点：

1.本装置所检测的动态信号为0.1μm-4mm，动态范围≥90dB，具有检测灵敏度高的特点。

2.本装置工作频带达500HZ。

3.本装置以条纹计数的形式采样，避免了器件的精度不同，影响检测地震波装置的输出数据质量。

4.本装置结构简单、紧凑、调整方便、性能稳定，直接输出数字信号，具有位移与速度检测的双重功能。

5.本装置的能量转换形式是机—光—电，在整个工作过程中不易受外界的强电磁影响，具有抗电磁干扰的能力。

附图说明

图1是本实用新型所述光栅地震检波器的结构实施例图。

具体实施方式

图1是本实用新型的一个具体实施方案：其中光学系统包括：光源1和聚光镜2，光线3通过聚光镜2后，照射向主光栅4。所述主光栅4两端固定于两个光栅架8、11上或用一体的单个光栅架，而光栅架8、11分别与固定于外壳上的上下横向限振片9、12相连接。位于主光栅4后方，有一个指示光栅5，该指示光栅5通过一个指示光栅位置调整架10固定于外壳14上，与主光栅4构成光栅副。所述光栅副、光栅支撑架、光栅位置调整架和横向限振片组成了弹簧—质量系统，即光栅谐振子。在指示光栅5的后侧设有光电转换装置6，光电转换装置6的输出端与检测电路相连接。本实施例中，外壳14的上、下端配有顶盖7和底盖13。

当地面振动时，固定于地面的光栅地震检波器随之运动，其中光栅副产生相对运动。由它所产生的莫尔条纹信号的光强将随光栅副的运动而作周期性的变化，即该光强度受光栅位移调制，用光电器件转换为电信号。

即：

式中：V-光电元件输出电压，也就是检波器输出电压；

V_平均-直流电平，也叫背景电压；

V_幅-信号波形的峰间电压(峰峰值)；

d-光栅常数；

X-大地震动位移，即检波器输入量。

即： NrOC x d ; ]]>

Nr-莫尔条纹数目(周期数)；

通过对莫尔条纹计算可以直接得出光栅位移值。

由此可见，采用这种机理实现的地震检波器根据反射地震信号波动的状态，可以反映地质构造的形态与产状。经计数器及光栅常数的简单运算处理后，直接以数字信号形式输出，易于实现检测过程自动化和数据处理自动化。另外，通过数字采样，可以方便地计算反射地层信号的瞬时位移和速度，这也是目前已有检波器所不具备的双重特点。