[發(fā)明專利]光纖加速度傳感器

有效

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• 申請日: 2016-12-19
• 公開（公告）號: CN108205070B
• 公開（公告）日: 2020-01-07
• 發(fā)明（設計）人: 謝斌;潘勇;張敏;胡承軍;蘆志偉;章慶勇;段勝男;周宏樸;邱曉康;古麗娟
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: G01P15/03
• 分類號: G01P15/03
• 代理公司: 11240 北京康信知識產(chǎn)權代理有限責任公司
• 代理人: 趙囡囡;鄒秋爽

本發(fā)明提供了一種光纖加速度傳感器，包括：加速度感受器，包括質(zhì)量塊和彈性筒，質(zhì)量塊具有錐狀外表面，彈性筒的內(nèi)表面為與質(zhì)量塊的錐狀外表面相配合的錐狀，質(zhì)量塊可沿軸向移動地設置在彈性筒內(nèi)，彈性筒能夠隨質(zhì)量塊的移動而外擴或者收縮；光纖干涉儀，包括敏感光纖和參考光纖，敏感光纖纏繞在加速度感受器外側形成光纖線圈，光纖線圈的周長隨彈性筒的外擴或者收縮而增大或者縮小。本發(fā)明的技術方案有效地解決了現(xiàn)有技術中結構復雜、壽命短的問題。

技術領域

本發(fā)明涉及加速度傳感器領域，具體而言，涉及一種光纖加速度傳感器。

背景技術

加速度傳感器可以將外界加速度變化的信息轉化成易于測量的電信號或光信號，因此被廣泛應用于地質(zhì)勘探、石油開采及大型建筑監(jiān)控等領域。傳統(tǒng)加速度傳感器主要采用電基結構，利用壓電效應等原理，獲取物體的加速度。上述加速度傳感器除靈敏度較低等缺點外，在極端環(huán)境中(例如高溫高壓環(huán)境等)的生存能力較差。與上述傳統(tǒng)加速度傳感器相比，光纖加速度傳感器具有高靈敏度，高動態(tài)范圍以及抗電磁干擾能力強等優(yōu)點，在近年來受到廣泛應用。

光纖加速度傳感器一般基于干涉儀原理，將外界加速度信息轉化為光的相位信息，配合高精度相位解調(diào)方法實現(xiàn)高靈敏度加速度信息解調(diào)。目前的光纖加速度傳感器的組成零件較多、結構復雜并且使用壽命短，增加了其使用成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種光纖加速度傳感器，以解決現(xiàn)有技術中結構復雜、壽命短的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種光纖加速度傳感器，包括：加速度感受器，包括質(zhì)量塊和彈性筒，質(zhì)量塊具有錐狀外表面，彈性筒的內(nèi)表面為與質(zhì)量塊的錐狀外表面相配合的錐狀，質(zhì)量塊可移動地設置在彈性筒內(nèi)，彈性筒能夠隨質(zhì)量塊的移動而外擴或者收縮；光纖干涉儀，包括敏感光纖和參考光纖，敏感光纖纏繞在加速度感受器外側形成光纖線圈，光纖線圈的周長隨彈性筒的外擴或者收縮而增大或者縮小。

進一步地，光纖加速度傳感器還包括基座，加速度感受器和光纖干涉儀安裝在基座上。

進一步地，基座包括底座和連接在底座上的芯軸，質(zhì)量塊沿軸線設置有安裝孔，質(zhì)量塊通過安裝孔套設在芯軸上，彈性筒套設在質(zhì)量塊的錐狀外表面外，彈性筒的底面與底座相接觸。

進一步地，芯軸遠離底座的一端設置有緊固件。

進一步地，緊固件為壓緊螺母，芯軸上還設置有與壓緊螺母的內(nèi)螺紋相配合的外螺紋。

進一步地，敏感光纖纏繞加速度感受器多圈，形成多個光纖線圈。

進一步地，多個光纖線圈中相鄰的兩個光纖線圈相接觸。

進一步地，光纖干涉儀還包括光纖輸入接頭、光纖輸出接頭、光纖耦合器和端面反射鏡，其中，光纖輸入接頭連接在光纖耦合器的第一端口，光纖輸出接頭連接在光纖耦合器的第二端口，敏感光纖的一端連接在光纖耦合器的第三端口，參考光纖的一端連接在光纖耦合器的第四端口，敏感光纖和參考光纖遠離光纖耦合器的另一端與端面反射鏡連接。

進一步地，端面反射鏡為兩個，兩個端面反射鏡分別與敏感光纖和參考光纖相連接。

進一步地，光纖耦合器為單模光纖耦合器。

應用本發(fā)明的技術方案，加速度感受器的質(zhì)量塊和彈性筒形成質(zhì)量彈簧體系，通過加速度感受器感知地層的震動。利用慣性將加速度感受器的震動轉化為質(zhì)量塊軸向的上下運動，彈性筒的錐狀面受到質(zhì)量塊的擠壓形成徑向收縮或膨脹，進而引起彈性筒的周長變化。彈性筒的周長變化改變了敏感光纖的光程，引起干涉光的相位變化，從而光纖干涉儀可以根據(jù)上述變化計算得到相應的并描繪出裂隙的發(fā)展方向。加速度感受器的質(zhì)量塊與彈性筒通過錐面接觸，增加了質(zhì)量塊與彈性筒間的受力面積，同時增加了導向性，降低了彈性筒的工作負荷，增加了光纖加速度傳感器的使用壽命。

附圖說明