[發明專利]光纖微震感測系統

無效

• 申請號: 201080047846.0
• 申請日: 2010-10-22
• 公開（公告）號: CN102792185A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: J·K·安德森;E·L·戈德納;A·H·謝爾貝特錢;G·R·貝克;D·T·貝提松
• 申請（專利權）人: 美國地震系統有限公司
• 主分類號: G01V1/16
• 分類號: G01V1/16;G01V8/16;G01L1/24;G01V1/18
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 陳松濤;夏青

相關引用

本申請要求享有2009年10月23日提交的美國臨時專利申請序列No.61/279,607的優先權，在本申請中以引用的方式將其全部內容并入。

技術領域

本發明總體上涉及微震感測領域，并且尤其涉及改善的光纖微震感測系統。

背景技術

地球的某些運動在本領域中可以被稱為“微震”、“微震干擾”和/或“微震擾動”。例如，諸如由自然現象(例如，風力、海浪、地震等等)引起的地球顫動(例如，地殼板塊運動)可以被認為是微震。此外，人為地球擾動(例如由水壓致裂、蒸汽噴射、固碳等等引起的擾動)也可以被認為是微震。

使用光纖感測系統來感測微震的技術是已知的。光纖感測系統被廣泛用于感測干擾(例如，運動、加速度、聲音等等)。這種光纖感測系統經常包括用于將干擾轉換為光纖中的光的相變的變換器。

用于感測微震的現有技術變換器具有多種缺陷。例如，某些光纖感測應用具有空間局限性，這限制了某些變換器設計的可應用性。此外，其中使用變換器(以及光纖感測系統的其它光學元件)的環境可能要求從許多傳統變換器不能夠獲得或者不可用的靈敏度和控制。而且，許多光學變換器的操作受沿著不同運動軸的干擾負面影響。

因此，期望提供改善的光纖變換器、光纖加速度計以及相關的光纖微震感測系統以解決這些和其它問題。

發明內容

根據本發明的示例性實施例，提供一種光纖微震感測系統。所述系統包括多個節點，所述節點中的每一個包括表面部分、地下部分以及在所述表面部分和所述地下部分之間延伸的光纜。所述表面部分包括(1)用于沿著所述光纜向所述地下部分發送光學信號的光源，以及(2)用于從所述地下部分接收沿著所述光纜傳播的返回光學信號的光接收器。所述地下部分包括至少一個變換器，所述至少一個變換器中的每一個包括(1)被配置成緊固到感興趣主體的固定部分，(2)相對于所述固定部分具有移動范圍的可移動部分，(3)設置在所述固定部分和所述可移動部分之間的彈簧，以及(4)與所述可移動部分咬合的質量塊。所述光纜包括纏繞在所述至少一個變換器中的每一個的所述固定部分和所述可移動部分之間的一段光纖，所述一段光纖跨越所述彈簧。

所述變換器可以被包括作為加速度計的一部分。所述變換器/加速度計可以包括關于彼此不互相排斥的各種附加特征。例如，所述質量塊可以被配置成包圍所述可移動部分(以及所述變換器的其它部分)。此外，所述質量塊可以容納所述加速度計的某些光學元件(例如，反射器、光纖耦合器等等)。此外，所述變換器的某些元件(例如，所述固定部分、所述可移動部分和所述彈簧)可以由整件材料形成。

本發明的光纖微震感測系統的所述多個節點或者場節點可以是薩尼亞克干涉儀感測系統、邁克爾遜干涉儀感測系統和法布里珀羅干涉儀感測系統等等。

應理解，本發明的前面的概括描述以及下面的詳細描述二者都是示例性的，而不是限制性的。

附圖說明

通過結合附圖閱讀下面的詳細描述能夠最佳地理解本發明。應強調的是，根據慣例，附圖中的各種特征未按照比例繪制。相反地，出于清晰目的，任意放大或者縮小各種特征的尺度。附圖中包括下面的圖：

圖1是根據本發明示例性實施例的光纖加速度計的方框示意圖；

圖2A-2H是根據本發明各種示例性實施例的變換器的橫截面方框圖；

圖2I-2J是根據本發明示例性實施例的變換器的俯視和仰視透視圖；

圖3A是根據本發明示例性實施例的線性化薩尼亞克干涉儀的方框圖；

圖3B-3C是根據本發明各示例性實施例的邁克爾遜干涉儀的方框圖；

圖4A是根據本發明示例性實施例的多個多路復用薩尼亞克干涉儀的方框圖；

圖4B是根據本發明示例性實施例的多個多路復用法布里珀羅干涉儀的方框圖；

圖5是根據本發明示例性實施例的變換器的分解圖；

圖6A-6B是圖5的變換器的鉸接體的俯視和透視圖；

圖6C說明了圖6A-6B的鉸接體的示例性安裝；

圖7A是根據本發明示例性實施例的變換器的局部方框圖；

圖7B-7C是圖7A的變換器的阻尼模式的方框圖；并且

圖8是根據本發明示例性實施例的光纖微震感測系統的方框圖。

具體實施方式