[發明專利]一種共質心推挽式三分量光纖地震計

有效

• 申請號: 202011246811.1
• 申請日: 2020-11-10
• 公開（公告）號: CN112433244B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 楊軍;唐乙平;祝海波;喻張俊;苑勇貴;徐鵬柏;王云才;秦玉文
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G01V1/00
• 分類號: G01V1/00;G01V1/18
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 張金福

1.一種共質心推挽式三分量光纖地震計，其特征在于，包括計算機(1)、解調系統(2)、光纖地震傳感器(3)，其中：

1)計算機(1)的電腦通信接口(11)通過通信線纜(27)連接至解調系統(2)的通信接口(26)；光纖地震傳感器(3)的光電復合纜接口b(324)通過光電復合纜(28)連接至解調系統(2)的光電復合纜接口a(25)；

2)所述光纖地震傳感器(3)，包括第一傳感單元(421)、第二傳感單元(422)、第三傳感單元(423)、機械框架(31)、外殼(32)、光纖器件盒(39)、光電轉換電路(41)，其中：

第一傳感單元(421)為單軸矢量傳感單元，包括垂直向慣性質量(331)、垂直向繞纖柱1A至垂直向繞纖柱2B(341、342、343、344)、垂直向敏感光纖A(361)、垂直向敏感光纖B(362)、垂直向彈性簧片1A至垂直向彈性簧片2B(371、372、373、374)；其中垂直向慣性質量(331)上下兩端通過繞纖柱安裝位(3311)分別與垂直向繞纖柱1B(342)和垂直向繞纖柱2B(344)連接；垂直向彈性簧片1A至垂直向彈性簧片2B(371、372、373、374)中心分別安裝在垂直向慣性質量(331)兩端的簧片固定螺絲孔(3312)上，兩端則安裝在機械框架(31)的內支撐柱(314)上；垂直向敏感光纖A(361)均勻纏繞于垂直向繞纖柱1A(341)與垂直向繞纖柱1B(342)之間；垂直向敏感光纖B(362)均勻纏繞于垂直向繞纖柱2A(343)與垂直向繞纖柱2B(344)之間；垂直向繞纖柱1A(341)和垂直向繞纖柱2A(343)分別安裝在機械框架(31)的外支撐柱(313)上；

第一傳感單元(421)的傳感光路包括1×3耦合器(391)、2×2耦合器A(392)、環形器A(395)、調制器A(398)、垂直向敏感光纖A(361)、垂直向敏感光纖B(362)、法拉第旋鏡1A(402)、法拉第旋鏡1B(403)，其中：

解調系統(2)中光源(21)輸出的光經過隔離器(22)和光電復合纜(28)連接至1×3耦合器(391)的輸入端口，1×3耦合器(391)的一個輸出端口連接至環形器A(395)的輸入端口；環形器A(395)的第一個輸出端口與2×2耦合器A(392)的一個輸入端口連接；2×2耦合器A(392)的第一個輸出端口與垂直向敏感光纖A(361)的輸入端連接；垂直向敏感光纖A(361)的輸出端與法拉第旋鏡1A(402)連接；2×2耦合器A(392)的第二個輸出端口與垂直向敏感光纖B(362)的輸入端連接，并將其中一段光纖纏繞在調制器A(398)上；垂直向敏感光纖B(362)的輸出端與法拉第旋鏡1B(403)連接；2×2耦合器A(392)的第二個輸入端口與光電轉換電路(41)連接；環形器A(395)的第二個輸出端與光電轉換電路(41)連接，光電轉換電路(41)通過調制信號線(4131)與調制器A(398)連接；光電轉換電路(41)通過光電復合纜(28)連接至解調系統(2)；1×3耦合器(391)、2×2耦合器A(392)、環形器A(395)、調制器A(398)、垂直向敏感光纖A(361)、垂直向敏感光纖B(362)、法拉第旋鏡1A(402)、法拉第旋鏡1B(403)固定于光纖器件盒(39)內，其中1×3耦合器(391)是三個傳感單元共用的耦合器；

第二傳感單元(422)為單軸矢量傳感單元，包括水平向慣性質量A(332)、水平向繞纖柱1A至水平向繞纖柱2B(345、346、347、348)、水平向敏感光纖A(363)、水平向敏感光纖B(364)、水平向彈性簧片1A至水平向彈性簧片2B(375、376、377、378)；其傳感光路包括2×2耦合器B(393)、環形器B(396)、調制器B(399)、水平向敏感光纖A(363)、水平向敏感光纖B(364)、法拉第旋鏡2A(404)、法拉第旋鏡2B(405)，其特征與第一傳感單元(421)相同；

第三傳感單元(423)為單軸矢量傳感單元，包括水平向慣性質量B(333)、水平向繞纖柱3A至水平向繞纖柱4B(349、350、351、352)、水平向敏感光纖C(365)、水平向敏感光纖D(366)、水平向彈性簧片3A至水平向彈性簧片4B(379、380、381、382)；其傳感光路包括2×2耦合器C(394)、環形器C(397)、調制器C(400)、水平向敏感光纖C(365)、水平向敏感光纖D(366)、法拉第旋鏡3A(406)、法拉第旋鏡3B(407)，其特征與第一傳感單元(421)相同；

第一傳感單元(421)、第二傳感單元(422)、第三傳感單元(423)相互正交穿插，質心重合；三個傳感單元分別按照第一傳感單元(421)、第二傳感單元(422)、第三傳感單元(423)的順序安裝入機械框架(31)，組成三維傳感單元；機械框架(31)安裝于中間隔板(323)上；中間隔板(323)上部用保護罩(322)將機械框架(31)保護隔離，下部連接固定底盤(321)用于放置光纖器件盒(39)和光電轉換電路(41)；固定底盤(321)側面開設光電復合端口安裝位(3213)，用于安裝光電復合端口；光纖器件盒(39)的光纖通過中間隔板穿線孔(3233)連接敏感光纖(36)；解調系統(2)的電源模塊(23)通過光電復合纜(28)中的供電線(4111)連接到光電轉換電路(41)的供電端口(411)；采集卡(24)通過光電復合纜(28)中的信號傳輸線(4121)連接到光電轉換電路(41)的信號傳輸端口(412)；光電轉換電路(41)的信號調制端口(413)通過調制信號線(4131)連接到調制器A至調制器C(398、399、400)；

3)機械框架(31)中處于對角線上的繞纖柱(34)兩端間距為L₁，a₁為機械框架(31)的熱膨脹系數，繞纖柱(34)間距為L₂，a₂為敏感光纖(36)熱膨脹系數，慣性質量(33)長度為L₃，a₃為慣性質量(33)熱膨脹系數，其滿足溫度補償關系：2L₂a₂＝L₁a₁-L₃a₃。