[發明專利]一種阻尼可調全光纖加速度微震監測傳感器探頭

有效

• 申請號: 201910612859.0
• 申請日: 2019-07-09
• 公開（公告）號: CN110261893B
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 李世麗;葛強;吳許強;俞本立;時金輝;張剛
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: G01V1/18
• 分類號: G01V1/18;G01H9/00
• 代理公司: 北京艾皮專利代理有限公司 11777
• 代理人: 馮鐵惠

本發明涉及光纖傳感和微震監測技術領域，具體涉及一種阻尼可調全光纖加速度微震監測傳感器探頭。該傳感器探頭包括傳感探頭外殼、參考臂彈性體、傳感臂彈性體、質量塊基座、調節螺母、阻尼環、傳感探頭頂蓋；光纖耦合器連接的入射光纖、反射光纖、參考臂光纖、傳感臂光纖與參考臂反射鏡、傳感臂反射鏡構成完整的傳感光路；激光光源傳輸至傳感探頭，傳感探頭內攜帶震動信息的信號光與參考光在光纖耦合器處發生干涉，經反射光纖傳輸至信號解調儀，恢復待測微震信號。本發明保證傳感器高靈敏的同時引入阻尼可調技術，使傳感器諧振頻率處靈敏度降低，使頻響曲線更平坦，擴展探測頻寬，改善其幅頻和相頻特性，可無損獲取微震信號。

技術領域

本發明涉及光纖傳感和微震監測技術領域，尤其涉及一種阻尼可調全光纖加速度微震監測傳感器探頭。

背景技術

隨著光電子技術和光纖技術的不斷發展，以光纖作為傳輸元件的光纖通信技術和以光纖作為敏感元件的光纖傳感技術得到迅速發展。用于加速度、位移、應力等物理量測量的光纖傳感器日益興起，相對于與傳統壓電、超聲等傳感器，光纖傳感器有顯著優點：質量輕、尺寸小；動態范圍大，工作頻帶寬；無源性、抗電磁干擾，可應用于高溫高壓、易燃易爆等惡劣環境；易復用和形成傳感網絡；易實現實時、在線、分布式傳感等。其已廣泛應用于大型建筑物健康、礦山邊坡、周界安全等監測領域，特別是在煤礦安全領域應用廣泛。

我國煤與瓦斯突出災難事故頻發，煤與瓦斯突出機理及災害預警防治已成為國內外專家學者研究的熱點和難點，微破裂擴展及其微震活動是煤與瓦斯突出災害前兆。傳統微震監測系統前端均為電學加速度傳感器，本質不安全，且檢測精度較低頻帶窄，無法實現微弱信號的高靈敏拾取。光纖加速度傳感器前置探頭本質安全，且靈敏度高頻帶寬，可解決上述不足，已成為微震監測領域的發展趨勢。

公開號為CN 105277739 A的專利申請公開了一種應變懸臂光纖加速度傳感器及其制備方法，通過采用多個應變懸臂以及質量塊的組合，可以在一個傳感器中實現多維度的加速度探測。該傳感器結構復雜，屬強度調制，檢測靈敏度低。

公開號為CN 107143601 A的專利申請公開了一種液體阻尼器，在筒內灌入阻尼液，阻尼液的流動耗能產生阻尼作用，在航空、航天以及機械等低頻高振幅場合廣泛應用。但在高于200Hz的微振動激勵下，流體自身壓縮不流動而無法耗能，阻尼較小。

公開號為CN 108278320 A的專利申請公開了一種磁流變阻尼器復合工作模式大出力方法及阻尼器，活塞克服軸向和周向的雙重阻尼，復合了兩種磁流變阻尼器典型工作模式，活塞外周表面的滯磁圈增加阻尼通道的有效長度。但存在結構復雜，滯磁圈等磁性物體更不適用于煤礦高電磁環境的不足。

因此，需要發明一種檢測靈敏度高，適用于煤礦高電磁環境的傳感器。

發明內容

針對現有技術中存在的不足，本發明所要解決的技術問題是提供一種阻尼可調全光纖加速度微震監測傳感器探頭，該探頭可以使傳感器諧振頻率處靈敏度降低，使頻響曲線更平坦，擴展探測頻寬，改善其幅頻和相頻特性，可無損獲取微震信號，特別適用于煤礦高電磁環境。

本發明解決上述技術問題的方案是：

一種阻尼可調全光纖加速度微震監測傳感器探頭，其特征在于：該傳感器探頭由圓筒狀的傳感探頭外殼、傳感探頭頂蓋、位于所述的傳感探頭外殼內部且與其同心并由其底部向上依次固定連接的傳感臂彈性體、阻尼調節裝置、參考臂彈性體以及光纖耦合器、由所述的傳感探頭頂蓋設有的光纖導入口引入傳感探頭并與光纖耦合器相連接的入射光纖和反射光纖、由光纖耦合器引出的參考臂光纖和傳感臂光纖和參考臂反射鏡、傳感臂反射鏡組成；

其中，所述的傳感探頭外殼和所述的傳感探頭頂蓋通過螺紋連接形成一密閉腔體；所述的光纖導入口由玻璃膠或硅膠密封；