[发明专利]一种串联柔性铰链式光纤光栅加速度地震检波器

说明书

一种串联柔性铰链式光纤光栅加速度地震检波器，L形的基座侧臂内侧设置有第一柔性铰链，第一柔性铰链的端部设置有第一质量块，第一质量块上与第一柔性铰链相对的另一侧设置有第二柔性铰链，第二柔性铰链的端部设置有第二质量块，第一柔性铰链、第一质量块、第二柔性铰链和第二质量块连为一体呈悬空状态，第一质量块的顶部低于基座的侧臂顶部，基座侧臂顶部与第二质量块顶部平齐，基座侧臂顶部与第二质量块顶部中心设置有刻写光栅的光纤，光纤上光栅部分呈悬空状态。本发明使用3D打印一体成型，基座，铰链敏感结构和惯性质量块一体化，使加工简单，整体结构体积小，成本低，可靠性好，还具有测量范围大，抗干扰能力强的优点。

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，具体涉及到一种串联柔性铰链式光纤光栅加速度地震检波器。

背景技术

油气勘探所使用的地震检波技术中，检波器的性能对勘探精确程度有重要影响。传统电磁类检波器存在易受电磁干扰、不耐高温等问题，而光纤类检波器灵敏度高、安全性高、使用寿命长，优点诸多。其中光纤光栅作为一种波长调制型无源器件，基于此的光纤光栅地震检波器，性能不受光源稳定性影响，并且结构简单容易加工，还可以应用于分布式测量，用途广泛，具有良好的发展前景。

光纤光栅加速度地震检波器主体部分一般由弹性结构、惯性质量块和光纤光栅三个部分组成。检波器接收到加速度信号后，质量块在惯性作用下产生位移，弹性结构发生形变，使得光栅发生形变从而产生应变，中心波长发生变化，通过解调系统得到中心波长变化量来测量加速度信号。

目前，光纤光栅加速度地震检波器主要有梁式、铰链式、膜片式和弹性柱体式等结构，其中铰链式结构测量范围大，精度高，加工简单，是近几年的研究热点。但铰链式结构存在抗干扰能力差的问题，因此为满足实际工作要求，需要设计频带宽，抗干扰能力强且具有较高灵敏度的地震检波器。

发明内容

本发明所要解决的技术在于提供一种结构简单、灵敏度高、抗干扰能力强、测量范围大的串联柔性铰链式光纤光栅加速度地震检波器。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种串联柔性铰链式光纤光栅加速度地震检波器，L形的基座侧臂内侧设置有第一柔性铰链，第一柔性铰链的端部设置有第一质量块，第一质量块上与第一柔性铰链相对的另一侧设置有第二柔性铰链，第二柔性铰链的端部设置有第二质量块，第一柔性铰链、第一质量块、第二柔性铰链和第二质量块连为一体呈悬空状态，第一质量块的顶部低于基座的侧臂顶部，基座侧臂顶部与第二质量块顶部平齐，基座侧臂顶部与第二质量块顶部中心设置有刻写光栅的光纤，光纤上光栅部分呈悬空状态。

作为一种优选的技术方案，所述第一柔性铰链、第一质量块、第二柔性铰链和第二质量块的中心线重合。

作为一种优选的技术方案，所述第一柔性铰链和第二柔性铰链结构相同为椭圆型柔性铰链。

作为一种优选的技术方案，所述第一柔性铰链和第二柔性铰链的长轴为2～3mm、短轴1～1.5mm。

作为一种优选的技术方案，所述第一柔性铰链和第二柔性铰链凹口处最小厚度t为0.5～1.2mm。

作为一种优选的技术方案，所述第一质量块的重量＜第二质量块的重量，所述第一质量块和第二质量块均为长方体结构。

作为一种优选的技术方案，所述第一质量块与第二质量块的宽度均相等，所述第一质量块的高度＜第二质量块的高度，所述第一质量块的长度＜第二质量块的长度。

作为一种优选的技术方案，所述第一质量块的长度e₁为5mm、宽度为15～20mm、高度h₁为6.2～8.2mm；所述第二质量块的长度e₂为7.5mm、宽度为15～20mm、高度为h₂为16.5～18.2mm。

作为一种优选的技术方案，所述光纤两端用胶固定在L形基座侧臂顶部与第二质量块顶部，在固定之前施加有一定的预应力。