[发明专利]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)，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，我们提出一种光纤钻孔应变仪，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、零漂问题。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种光纤钻孔应变仪，包括：应变筒20，用于感受应变；充满应变筒20内的液体50，用于传递应变筒20感受到的应变；端盖10，用于密封；安装于应变筒20底部的波纹管40，用于感受应变筒20内压力的变化；安装于应变筒20底部的螺栓80，用于灌注液体50并密封；固定于波纹管40的端部和应变筒20底端26的测量光栅60，用于测量波纹管40的端部位移；安装于应变筒20底部的保护罩70，用于保护光纤钻孔应变仪内部结构；光缆65，用于连接安装于井底的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60的波长变化，从而得到地应变值。

上述方案中，所述波纹管40与应变筒20内的液体50联通，用于测量液体50的压力变化。

上述方案中，所述保护罩70上进一步开有孔71，以便测量光栅60的尾纤引出。

上述方案中，所述应变筒20的侧壁25刚度小于底端26和端盖10的刚度。

上述方案中，所述光纤光栅60具有一定的初始应力。

上述方案中，在所述应变筒20的底端26上进一步安装一螺柱28，以便于固定测量光栅60。

上述方案中，所述应变筒20内进一步装有一柱体30，用于改变光纤钻孔应变仪的温度特性。

上述方案中，所述波纹管40的端部进一步安装有温度补偿光栅61，用于进行温度补偿。

(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为本发明提供的光纤钻孔应变仪的示意图；

图2为本发明提供的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。

请参照图1-图2，本发明提供的光纤钻孔应变仪包括：应变筒20，用于感受应变；充满应变筒20内的液体50，用于传递应变筒20感受到的应变；端盖10，用于密封；安装于应变筒20底部的波纹管40，用于感受应变筒20内压力的变化；安装于应变筒20底部的螺栓80，用于灌注液体50并密封；固定于波纹管40的端部和应变筒20底端26的测量光栅60，用于测量波纹管40的端部位移；安装于应变筒20底部的保护罩70，用于保护体应变仪内部结构，光缆65，用于连接安装于井底的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60的波长变化，从而得到地应变值。