[发明专利]一种提高光栅谐振子检测地震波装置灵敏度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及勘探地球物理技术，特别涉及一种提高光栅谐振子检测地 震波装置灵敏度的方法。

背景技术

目前，传统的与地震勘探仪器配套使用的振动信号传感器，可参见由国 家知识产权局于2002年12月18日授权公告的“光栅地震检波器”，其专利号为 01269996.9。在该装置中，主光栅固定在一个仅可做纵向运动的弹性装置上， 并且与指示光栅一同构成光栅副。由上述弹性装置及光栅副构成光栅谐振子， 该光栅谐振子置于准直后光源与光电转换器件之间，并共同封装于密封的外 壳中。而后，本申请人就“光栅谐振子检测地震波装置”申请发明专利，获得 专利权，专利号为ZL200410000295.9，该专利技术方案解决了如下缺点：(1) 莫尔条纹个数会有漏记的现象；(2)对检测振动的方向有误判断的现象；(3) 输出信号是无阻尼状态。

现有技术中，指示光栅相对于主光栅移动时形成莫尔条纹，条纹的移动 灵敏度在一般情况下等于光栅距W。如果是镜像式系统，它的灵敏度可提高 一倍，即等于W/2。要进一步提高灵敏度，通常有二个途径：一是采用栅距小 的光栅；二是选用高级次的莫尔条纹。采取第一种方法，若栅距W减小1/2， 则灵敏度提高一倍，依次类推，但是当W＜0.004mm(250线/mm)时，计量光栅 的刻划和装校是比较困难的，所以不能采用栅距过小的光栅。后者是选用高 级次的衍射光束，当级次为n时，其灵敏度为基波的n倍，但是光栅的衍射能 量降低，造成信号很弱不能正常工作。当然也可以通过增大光栅的槽形角φ而 获得高级次的闪耀衍射，但是当k≥3时，φ已经相当大，这样的光栅因刻槽太 深很难制造，所以选用高级次也是难以实现的。

因此，如何有效解决光栅谐振子检测地震波装置检测灵敏度低的问题， 即是摆在该领域技术人员面前的又一新课题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，提供一种提高光栅谐振子检测地 震波装置灵敏度的方法。

为实现上述目的本发明方法的具体实施步骤如下：一种提高光栅谐振子 检测地震波装置灵敏度的方法，该装置测量光路包括激光器、衍射屏、即非 对称光栅副，透镜、接收屏，并输出至信号处理单元；其特征在于实施步骤 如下：采用非对称光栅副，该光栅副是由小栅距的指示光栅和大栅距的主光 栅叠合构成；利用它可实现莫尔条纹倍增，这是一种高灵敏度的夫琅和费系 统。在入射光照射下，指示光栅的两主衍射级，即0级和1级，在光栅间隙之 间对称传播；在对称轴或其附近观察时，莫尔条纹的灵敏度取决于指示光栅 的栅距而与主光栅的栅距大小无关；由于指示光栅的刻划长度短，即使栅距 小在制造上仍无困难；设指示光栅栅距为w₁，主光栅栅距为w₂，且w₂＝βw₁， β为一常数；那么检波器感受振动时，作为谐振子的主光栅与指示光栅会发生 相对位移，激光器发出的光经过非对称光栅时发生衍射，主光栅位移量为w₁时，莫尔条纹明暗变化一次，移动距离为w₂时，莫尔条纹明暗变化β次，实 现β倍的莫尔条纹倍增；光栅所能检测到的地震波的最大幅值≤主光栅的长 度，通过增加主光栅的长度，提高该装置检测地震波的动态检测范围；即若 将主光栅的长度增加到一定程度，那么就可以提高光栅地震检波的动态范围。

本发明的有益效果是：该方法是在现有检测地震波技术基础上采用光栅 倍增技术，有效提高光栅检波的灵敏度和光栅地震检波的动态范围。该方法 步骤简单，效果显著，应用广泛。

附图说明

图1是本发明装置测量光路组成示意图；

图2是本发明中光强随光栅振动幅度的变化规律曲线示意图。

实施具体方式

以下结合附图和较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方式详述如 下：