[發明專利]一種光學液壓檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 200910195848.3
• 申請日: 2009-09-17
• 公開（公告）號: CN101655404A
• 公開（公告）日: 2010-02-24
• 發明（設計）人: 陳宇飛;皋魏;席剛;仝芳軒;周正仙
• 申請（專利權）人: 上海華魏光纖傳感技術有限公司
• 主分類號: G01L11/02
• 分類號: G01L11/02;E21B47/06;G01K11/32
• 代理公司: 上海光華專利事務所
• 代理人: 余明偉

技術領域

本發明涉及液體壓力的檢測技術，尤其涉及一種采用全光學系統的液體壓力 檢測裝置及方法。

背景技術

壓力是液壓系統的重要參數之一，與系統的運行狀態密切相關。在石油、煤 炭等礦產資源開采過程中需要對礦井下的液體壓力、溫度等參數進行實時監測， 了解井下油層的物理狀態，從而優化開采方案，提高產量和采收率，并且保障礦 井開采的生產安全。

傳統的電類壓力傳感器，由于電信號遠距離傳輸不方便，需要在井下增加許 多二次儀表、中繼器和電源等設備，傳輸成本高，且可靠性較低。隨著開采深度 的不斷增加，井下的溫度、壓力的升高，傳統的電子式壓力傳感器無法在井下， 高溫、高壓、腐蝕、地磁和電干擾等惡劣環境下長期可靠的工作，難以滿足工程 測量和生產的實際需要。光纖傳感器具有抗干擾能力強、可靠性好、耐腐蝕、本 質安全防爆等優點，非常適合在油田測井等惡劣環境下使用。

鑒于此，為解決上述技術問題，本發明提供了一種在惡劣環境下采用全光學 系統的液體壓力檢測裝置及方法。

發明內容

本發明主要解決的技術問題在于提供一種光學液壓檢測裝置及方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種光學液壓檢測裝置，包括：測量腔體、激光器、第一光接收電路、光柵 溫度傳感器和數據處理模塊；

所述測量腔體頂部設有入光口和出光口，所述入光口處設有光纖闊束鏡，所 述出光口處設有光接收器，測量腔體底部安裝有活動板，所述活動板上至少設有 一面反射鏡；

所述激光器通過第一傳輸光纖與所述光纖闊束鏡相連，將所述激光器發出的 激光發送至光纖闊束鏡，光纖闊束鏡使激光闊束后發射至活動板的反射鏡上，反 射鏡再將激光反射至位于出光口處的光接收器上；

所述光接收器通過第二傳輸光纖與第一光接收電路相連，所述第一光接收電 路與所述數據處理模塊相連，用以將所述光接收器接收到的光信號轉換為電信 號，并發送至數據處理模塊；

所述光柵溫度傳感器的輸入端與所述光纖闊束鏡相連，所述光柵溫度傳感器 的輸出端與所述數據處理模塊相連，用于檢測測量腔體反射回來的激光，并將檢 測到的帶有溫度信息的電信號發送至數據處理模塊；

所述數據處理模塊用于處理接收到的信號。

作為本發明的優選方案之一，所述光柵溫度傳感器包括：依次相連的FBG 光柵、M-Z干涉儀和第二光接收電路。

進一步地，所述光學液壓檢測裝置還設有環路器，所述激光器發出的激光經 經由環路器發送至第一傳輸光纖；所述FBG光柵設置于第一傳輸光纖與光纖闊束 鏡連接之處，測量腔體反射回來的激光經由FBG光柵反射后通過第一傳輸光纖傳 輸至環路器，再由環路器發送至M-Z干涉儀。

作為本發明的優選方案，所述測量腔體底部的活動板上依次設有第一反射鏡 和第二反射鏡，所述測量腔體頂部的入光口和出光口之間設有第三反射鏡，激光 由入光口發射至活動板的第一反射鏡上，第一反射鏡將激光反射至測量腔體頂部 的第三反射鏡上，第三反射鏡將激光反射回活動板的第二反射鏡上，由第二反射 鏡再將激光發射至出光口。

進一步地，所述光纖闊束鏡使激光發射至反射鏡的入射角為20°-70°。

進一步地，所述激光器為1550nm激光器。

進一步地，所述數據處理模塊為微型計算機。

一種采用上述裝置的光學液壓檢測方法，包括如下步驟：

步驟一，使激光器發出激光，并將激光發送至光纖闊束鏡使激光闊束后進入 測量腔體，激光由測量腔體的入光口發射至活動板的反射鏡上，激光在測量腔體 內來回反射，最后再由活動板上的反射鏡將激光反射至出光口，出光口處的光接 收器接收激光，并由第一光接收電路將該激光信號轉換成電信號發送至數據處理 模塊；

步驟二，光柵溫度傳感器探測由測量腔體入光口處反射回來的激光，并將得 到的電信號發送至數據處理模塊；

步驟三，將測量腔體放入液體中檢測，測量腔體的活動板與所測液體接觸， 活動板受到液體壓力，位置發生變化，其上的反射鏡與入光口、出光口的相對位 置也發生變化，使出光口處光接收器接收到的激光光強發生變化；數據處理模塊 通過記錄光接收器接收到的激光強度的變化量則可得到活動板位置的變化量，從 而得到測量腔體體積的變化量ΔV；