[發(fā)明專利]微弱振蕩監(jiān)測光纖傳感器及其構成的傳感器系統(tǒng)以及系統(tǒng)的應用方法

無效

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• 申請日: 2012-04-28
• 公開（公告）號: CN102636202A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發(fā)明（設計）人: 熊英;蔣久清
• 申請（專利權）人: 成都零光量子科技有限公司
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353
• 代理公司: 成都頂峰專利事務所(普通合伙) 51224
• 代理人: 成實

技術領域

本發(fā)明涉及一種光纖傳感器，具體地說，是涉及一種微弱振蕩監(jiān)測光纖傳感器及其構成的傳感器系統(tǒng)以及系統(tǒng)的應用方法。

背景技術

地震從孕育到發(fā)震的過程中，會產生壓電效應、動電效應、熱電效應等，他們能導致巖石在微破裂時產生電荷積累與釋放，從而使震源區(qū)輻射出頻譜很寬的電磁波，這就是所謂的輻射異常，這種異?，F(xiàn)象會在地震前傳播到地球表面，并形成特定的可觀測前兆。地震前兆主要包括：大地形變、應力形變、次聲波、地電磁場、重力場、水文地球化學、地下流體動態(tài)等異常變化，通常情況下，這些異常變化十分微弱，采用現(xiàn)有儀器設備無法實時監(jiān)測，比如地震前的次聲波、電磁場和各種輻射等微弱異常變化能被雞、狗、青蛙、魚類等感知，但是卻無法被次聲波、電磁等傳統(tǒng)精密測量系統(tǒng)及時檢測到，這是一直困擾地震預報的“瓶頸”問題。但是，這種變量的微弱異常變化特別是次聲波異?，F(xiàn)象是存在的，如果能夠對這種微弱次聲波異常進行監(jiān)測就能實現(xiàn)對地震的準確預報。通過對這種微弱變量的長期監(jiān)測與變化規(guī)律分析，就能夠為預報地震提供準確的可靠數(shù)據。

強度調制型光纖位移傳感器是目前應用最廣泛的一種光纖位移傳感器，其工作原理是，利用被測量的擾動改變光纖中光信號的強度，通過測量輸出光強的變化規(guī)律實現(xiàn)對被測量的測量，由于環(huán)境參數(shù)變化擾動與光強損耗存在較好的線性關系，強度調制型光纖位移傳感器的性能比較穩(wěn)定，靈敏度和測量精確度都比較高。但是，由于強度調制型光纖位移傳感器的理論模型還不夠系統(tǒng)化，且傳感器的測量結果取決于射入光強的變化特性、傳感光纖的耦合損耗、傳輸損耗、光電器件的耦合損耗等綜合因素，外加傳統(tǒng)強度調制型光纖位移傳感器是通過兩個被測量的差值得出測量結果的，因此測量精確度有限且分辨率很難達到0.1nm量級，相當于多模光纖纖芯直徑的10^-6倍，或單模光纖纖芯直徑的10^-4倍。

光纖位移傳感器是強度調制型光纖位移傳感器的典型代表，假設透射式光纖位移傳感器的發(fā)射光纖和接收光纖均為階躍折射率光纖，透鏡的半徑為r，遮光板的位移量為x，在線性近似條件下，可得到透射式光纖傳感器的不透光面積百分比為：

?????（1）

顯然，當x小于時，透射光損耗小于-77dB，這對于傳統(tǒng)透射式光纖傳感器來說是一個可以忽略的變化量。根據公式（1）計算可以得到如下表所示的數(shù)據：