[发明专利]分量式光纤钻孔应变仪

说明书

技术领域

本发明涉及地震探测技术领域，尤其涉及一种分量式光纤钻孔应变 仪。

背景技术

在区域应力场作用下地壳会发生变形，钻孔应变观测是研究地壳变形 和地应力场变化的一种重要手段。钻孔应变仪能将地震和火山活动当时及 其前后的地壳形变，以分钟甚至接近测震的采样时间连续记录下来。因此 在地震预测预报和地球物理研究中发挥着重要的作用。

现有的钻孔应变仪包括体应变仪和分量式应变仪(邱泽华等，“国外 钻孔应变观测的发展现状”，地震学报，2004)。但是不论哪种应变仪，均 采用电学传感器进行探测。如我国的FZY-1型钻孔应变仪采用电容传感器 (李海亮等，“FZY-1型多分量式钻孔应变仪的设计”，地震地磁观测与研 究，2004)，日本的山内常生采用电磁传感器，我国的王启民提出了“弦 频式钻孔应变仪(中国专利申请CN86100074A)”，池顺良提出的“多分 量同平面径向位移式钻孔应变仪(中国专利200320103157.4)”，等等。这 些电学式的钻孔应变仪都具有相同的缺点，第一，不能抗雷击，抗电磁干 扰；第二，零漂问题严重(邱泽华等，“国外钻孔应变观测的发展现状”， 地震学报，2004)。

光纤传感器与对应的常规传感器相比，在灵敏度、动态范围、可靠性 等方面具有明显的优势，尤其具有抗电磁干扰、不怕雷击、无零漂的特点。

因此，本发明提出一种分量式光纤钻孔应变仪，用于在地震探测领域 的地应变探测，重点解决现有钻孔应变仪的电磁干扰，防雷击，零漂问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种分量式光纤钻孔应变仪， 以解决现有钻孔应变仪的电磁干扰、防雷击、零漂等问题。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种分量式光纤钻孔应变仪，包括： 应变筒20，用于感受应变；安装于应变筒20一端的端盖10，用于密封； 不少于一个的安装于应变筒20内部的曲型梁60，用于将应变筒20的形变 转变成轴向位移；不少于一个的固定于曲型梁60的中部和端盖10之间的 测量光栅40，用于测量应变；安装于应变筒20另一端的顶盖50，用于保 护分量式光纤钻孔应变仪的内部结构并密封；光缆41，用于连接安装于井 底的分量式光纤钻孔应变仪和地面解调设备90；地面解调设备90，用于 解调测量光栅40的波长变化，从而得到地应变值。

上述方案中，所述曲型梁60和测量光栅40成对安装，且一般为三对 并互成一定角度，用于测量各个分量的应变。

上述方案中，所述端盖10上进一步安装有凸台11，以便于测量光栅 40的安装固定。

上述方案中，所述应变筒20的侧壁刚度小于端盖10或顶盖50的刚 度。

上述方案中，所述测量光栅40具有一定的初始应力。

上述方案中，所述顶盖50上进一步开有孔51，便于测量光栅40的尾 纤引出。

上述方案中，所述曲型梁60的两端与应变筒20的内壁紧密接触。

上述方案中，所述应变筒20内进一步安装一温度补偿光栅45，用于 进行温度补偿。

上述方案中，所述温度补偿光栅45通过螺钉22固定于应变筒20内 壁，使温度补偿光栅45处于应力自由状态，从而进行温度补偿。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的这种分量式光纤钻孔应变仪，在井下无任何电子元 器件，抗电磁干扰。

2、本发明提供的这种分量式光纤钻孔应变仪，通过光缆连接井下仪 器，光缆可无金属，故防雷击。

3、本发明提供的这种分量式光纤钻孔应变仪，采用波长调制型的光 线光栅传感器，减小了钻孔应变仪的零漂问题。

附图说明

图1为本发明提供的分量式光纤钻孔应变仪的示意图；

图2为本发明提供的分量式光纤钻孔应变仪的截面示意图；

图3为本发明提供的分量式光纤钻孔应变仪的曲型梁60的另一种安 装方式的截面示意图；

图4为本发明提供的分量式光纤钻孔应变仪在井下安装的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实 施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。