[發明專利]地震物理模型光纖激光超聲成像系統

在審

• 申請號: 201811282832.1
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109269996A
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發明（設計）人: 榮強周;陳鳳儀;蘇丹;喬學光
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17;G01N29/06
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責任公司 61201
• 代理人: 郝燕燕

一種地震物理模型光纖激光超聲成像系統，脈沖激光器發射的激光入射到空間光調制器，激光經過空間光調制器調制后入射到光纖準直器，光纖準直器通過高功率光纖與光纖透鏡相連，光纖透鏡出射的激光照射到位于地震物理模型表面的光聲功能材料涂層上，靠近地震物理模型表面設置有光纖超聲傳感器，光學平臺上依次設置有可調諧激光器、光纖環形器、光電探測器，光纖超聲傳感器、可調諧激光器和光電探測器通過光纖與光纖環形器相連接，光電探測器通過同軸電纜與數據采集卡相連，數據采集卡通過數據線與計算機相連。

技術領域

本發明屬于地震學技術領域，具體涉及到一種地震物理模型光纖激光超聲成像系統。

背景技術

地震物理模型是按儲藏地質結構等比例縮小的巖石模擬結構。地震物理模型超聲成像技術是通過超聲發射與掃描采集地質模型內部結構信息的聲波信號，對地震波在各種復雜地質體中的傳播進行實驗室內的模擬觀測，并根據反演算法重構模型三維結構，進行地震學研究。目前常用的超聲波檢測方法一般采用壓電式超聲波探頭進行超聲波發射和接收，當對固體材料進行測量時，發射探頭和接收探頭緊貼被測物體表面，發射頭將窄脈沖的電信號轉換為超聲波信號，而接收頭則將超聲波信號轉換為電信號。另外，壓電式超聲波探頭只能進行窄帶發射或接收,因此測量不能反映野外施工寬頻發射和接收的實際情況；聲波接收定向性強，具有較小的方位角，空間分辨率差；適合于目標的單點探測，復用性差；易受電磁干擾，信號遠距離傳輸能力差，不利于實現遠程監測。上述局限性難以滿足復雜地震物理模型高分辨成像的需求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種測量精度高、操作方便、帶寬、對地震物理模型無損傷、非接觸的地震物理模型光纖激光超聲成像系統。

解決上述技術問題所采用的技術方案是：在光學平臺上脈沖激光器的激光出射方向依次設置有空間光調制器和光纖準直器，光纖準直器通過高功率光纖與光纖透鏡相連，光纖透鏡位于地震物理模型上方，地震物理模型表面涂有光聲功能涂層，靠近地震物理模型表面設置有光纖超聲傳感器，光學平臺上依次設置有可調諧激光器、光纖環形器、光電探測器，光纖超聲傳感器、可調諧激光器和光電探測器通過光纖與光纖環形器相連接，光電探測器通過同軸電纜與數據采集卡相連，數據采集卡通過數據線與計算機相連。

作為一種優選的技術方案，所述的光纖透鏡為圓錐形或球形光纖透鏡5。

作為一種優選的技術方案，所述的圓錐形光纖透鏡的直徑為125～400μm、錐角為30°～60°；球形光纖透鏡的直徑為125～400μm。

作為一種優選的技術方案，所述的聲光功能涂層的材料為金箔或石墨烯或二硫化鎢。

本發明的有益效果如下：

光纖激光超聲成像技術，是一種非接觸、高精度、寬帶、多模式、無損傷的新型超聲成像技術。作為一種全光型的超聲成像系統，可以用于超聲成像，用于結構無損檢測、油氣田物理模型成像、彈性波速度建模、生物醫療等技術領域。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

圖2是本發明探測有機玻璃塊上下反射面反射的超聲信號時域譜。

圖3是計算機成像算法對采集的數據反演成像圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進一步詳細說明，但本發明不限于下述的實施方式。

實施例1

在圖1中，本實施例的地震物理模型光纖激光超聲成像系統由可調諧激光器1、脈沖激光器2、空間光調制器3、光纖準直器4、光纖透鏡5、光纖超聲傳感器8、計算機9、光纖環形器10、數據采集卡11、光電探測器12、光學平臺13連接構成。