[發明專利]地震預測儀地下探頭

在審

• 申請號: 201410630927.3
• 申請日: 2014-12-22
• 公開（公告）號: CN104407375A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 趙華;陳嘉興;李韶華;靳慧龍;黃戰平;孫軍英;呂清;劉亞川;楊麗坤;劉金星
• 申請（專利權）人: 河北師范大學
• 主分類號: G01V1/00
• 分類號: G01V1/00
• 代理公司: 石家莊新世紀專利商標事務所有限公司 13100
• 代理人: 陳建民

技術領域

本發明涉及一種地震預測儀地下探頭。特別適應淺源地震的預測。

技術背景

現有地震地下探測儀器受到材料和制作工藝的限制，不能攝入地下太深，很難精確測量從地表到巖層下十幾甚至幾十公里深度的巖層受力情況，因此，影響其地震預測的靈敏度和準確性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種適合探測地下深層巖層受力情況的靈敏度和準確性高的地震預測儀地下探頭。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案：

本發明包括具有彈性的塑封殼體、上蓋、U型光纖傳感器和位于傳感器組殼體中的傳感器組。

所述U型光纖傳感器由U型鋼絲繩和螺旋纏繞在U性鋼絲繩上的光纖組成。

所述懸垂光纖傳感器包括位于所述塑封殼體中軸線位置的高度為7km以上的油管、位于所述油管中心線上的懸垂光纖和系于懸垂光線下端的重錘；在重錘的上表面的懸垂光纖的下端設有反射面。

所述傳感器組殼體位于所述塑封殼體的下端；所述塑封殼體、U型光纖傳感器、油管、傳感器組殼體、傳感器組的信號線和電源線由TPV材料塑封整體成型。

所述傳感器組包括溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、電磁傳感器和酸堿度傳感器。

所述螺旋纏繞在U型鋼絲繩上的光纖為一根單模光纖。

所述螺旋纏繞在U型鋼絲繩上的光纖為2根光纖，一根為單模光纖，另一根為多模光纖，并且所述2根光纖相間螺旋纏繞在所述U型鋼絲繩上。

在所述油管中充滿變壓器油，所述變壓器油的工作溫度為-40—80℃。

所述TPV材料的強度在70MPa以上。

所述塑封殼體的高度為10km以上。

本發明的有益效果如下：

（1）本發明的U型光纖傳感器能夠探測地表以下幾十公里的連續的巖層受力和形變參數，預測巖層結構崩塌、裂解的極限和方向，測量精度可達十米以內。

（2）本發明的懸垂光纖傳感器能夠探測并傳導來自地殼巖層輕微的低頻和高頻震動，通過位于地上的光時域反射儀（OTDR）能夠準確定位震動源的位置，測量精度可達百米以內。

（3）本發明的傳感器組中的各種傳感器能夠測量地下的多種參數信息，如溫度、壓力、濕度、電磁強度和酸堿度等，有利于綜合分析預測地震的發生時間。

（4）懸垂光纖傳感器的懸垂光纖可以從油管中直接抽出，便于更換，操作使用方便。

（5）在易發生地震的地區布置幾十個以上的本發明地下探頭，并連接成網絡進行分布式的大數據采集，為地震預測及環境治理等科學研究工作提供強大的測試平臺。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

圖2一根單模光纖纏繞的U型光纖傳感器的示意圖。

圖3為一根單模光纖和一根多模光纖纏繞的U型光纖傳感器的示意圖。

圖4為利用本發明地下探頭組成的地震預測儀的原理框圖。

圖5為OTDR測得的正常情況下的功率散射曲線。

圖6為OTDR測得的異常情況下的功率散射曲線。

在圖1-6中，1光纖連接器，2光纖連接器，3上蓋，4塑封殼體，5?U型光纖傳感器，5-1鋼絲繩，5-2單模光纖，5-3多模光纖，6油管，7變壓器油，8懸垂光纖，9發射面，10重錘，11傳感器組殼體，12電源線，13信號線，14光纖連接器，15光纖首端反射峰，16恒定斜率區，17光纖末端反射峰。

P軸為功率軸（單位W），t軸為時間軸（單位分鐘或天）或者用d軸（距離軸，單位km）。

所述恒定斜率區16表示光纖整體功率損耗，也是測量受力變化的主要區域。

具體實施方式

由圖1-3所示的實施例可知，它包括具有彈性的塑封殼體4、上蓋3、U型光纖傳感器5和位于傳感器組殼體11中的傳感器組。

所述U型光纖傳感器5由U型鋼絲繩5-1和螺旋纏繞在U性鋼絲繩5-1上的光纖組成。

所述懸垂光纖傳感器包括位于所述塑封殼體4中軸線位置的高度為7km以上的油管6、位于所述油管6中心線上的懸垂光纖8和系于懸垂光纖8下端的重錘10；在重錘10的上表面的懸垂光纖8的下端設有反射面9。

所述傳感器組殼體11位于所述塑封殼體4的下端；所述塑封殼體4、U型光纖傳感器5、油管6、傳感器組殼體11、傳感器組的信號線13和電源線12由TPV材料塑封整體成型。

所述傳感器組包括溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、電磁傳感器和酸堿度傳感器。