浅议光纤传感技术在地震勘探中的应用

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1、浅议光纤传感技术在地震勘探中的应用【摘要】光纤传感技术在地震勘探中的应用得到了有效的发展，面对光纤传感技术在发展中不断渗透进各个领域的发展趋势，在进行地震波的检测以及地震的勘探中也逐渐的取得了优异的成绩，其实用的使用性能有助于提升地震检波器使用价值的提升。【关键词】光纤传感技术；地震勘测；应用一、光纤传感技术简介光纤传感技术是20世纪70年代伴随光纤通信技术的发展而迅速发展起来的，以光波为载体，光纤为媒质，感知和传输外界被测量信号的新型传感技术。作为被测量信号载体的光波和作为光波传播媒质的光纤，具有一系列独特的、其他载体和媒质难以相比的优点

2、。光波不怕电磁干扰，易为各种光探测器件接收，可方便的进行光电或电光转换，易与高度发展的现代电子装置和计算机相匹配。二、光纤传感技术在地震勘探中的应用2.1光纤光栅型地震检波器光纤光栅通过将光纤材料的光敏性进行有效的发挥，在光纤的内部通过对纤芯的空间的改变，形成光栅，这种光栅将滤波器或者反射镜的作用，合理的发挥了出来，在划分中可以看做为光纤布拉格光栅、或者是长周期光栅。5光纤光栅的布拉格波长为，其中为光纤的有效折射率，A为光栅的周期。当外界被测量引起光纤光栅所受到的温度、应力和应变发生改变时，会导致FBG的中心波长变化，通过检测FBG中心波长

3、的漂移量来确定外界被测量。光纤光栅的中心波长移动量与温度和应变的关系为：式中：为光纤的热膨胀系数，为光纤的热光系数，为光纤的弹光系数。为了提高地震勘探中的准确度，经常会使用布拉格光栅进行传感器的制作，这种光栅是利用布拉格光纤传感原理制造的，能够有效的提升地震检波器的抗干扰能力、有效的提升检测器的灵敏度、避免在检测中所浪费的不必要的损耗。所以，这种地震检波器在最近几年的研究中，也得到了较为广泛的研究应用。大连理工通过利用海洋平台作为地震检测的使用平台，将光纤布拉格光栅应用于其中，在海洋模型中建立十个布拉格光纤传感器，将他们合理的分配在加速度计

4、以及海洋平台以及震动平台之上；然后将剩余的七个传感器布置在制定的关键部位，将最后一个传感器作为温度传感器进行安装，在整个实验的应用中，在所有安装了光纤布拉格应变传感器部位同步加装电阻应变片，通过实验发现光纤布拉格光栅传感器比电阻片更有使用的价值。5中国地震局FBG检波设计中，合理的将支撑梁引入到了设计制造中，通过这种悬臂梁的结构有效的提升了检波器的稳定性能、提高了设备使用中的抗非线性干扰能力，通过设计中加装电磁阻尼系统，提升检波器在抗干扰中的阻尼能力。我国山东大学设计的光纤光缆地震波检测系统，在野外进行试验的时候，通过与电磁式速度型检波器的

5、系统进行比较分析，发现在灵敏度以及抗干扰能力方面均有显著的提升。随着时间的推移，中国石油大学将单自由度弹簧-质量系统成功的制造了一种采用双传输光缆协调滤波的系统，在地震波的检测中能够对10～200HZ的动态信息进行有效的监视。2.2迈克尔逊干涉型地震检波器通过在地震波检测中应用迈克尔干涉原理，将发出的激光光源进行处理，使其变成两束信号光，在进行地震波检测的时候，如果谐振子与大地之间发生了相对运动，那么在这个震动的过程中，加速度就会导致光程发生变化，最终导致参考的光束被干扰。通过将电探测器中蕴含的已经被处理检测过的光信号信息，传变成一种可以识

6、别的电信号信息进行分析。通过将迈克尔逊干扰仪器作为光纤检测的基础，在进行敏感元件的制造中，在单分量双光路加速检测器中应用敏感元件，通过将三个单分量检测器的合理搭配，保证在六个5顺便柱体中，能够有效的进行地震波的检测，通过在简谐振子系统中加装硫化硅胶主体等相关元件，提升器使用的精度。在向对面的方向上，通过缠绕敏感的光纤端面发射膜，制造出了干扰仪中的干扰臂。保证在发生地震的时候，内部的质量块与检测器的外壳能够发生轴向运动，使质量块能够能够诱导紧邻其上下位的顺变柱体发生形变，进而导致敏感光纤在顺变柱体的影响下也开始发生形变，通过对相关检测波的测量

7、，提升对地震的预防检测能力，该机器一般应用于0.01g的加速度检测，如果固有频率保持在595～695Hz之内，那么检波器能够输出的信号大致与振动台输出的信号是一致的。2.3地震波检测器发展新方向2.3.1长周期光栅传感技术长周期光纤光栅是一种使用新型纤芯折射率的光纤光栅，他的使用周期出现了明显的变化，控制在了60μm～1mm之间。LEPG这种光纤光栅是一种新型的透射型材料，具有一种宽透射光普带宽。并且不会发生后向反射，在操作的时候使用的手法相对简单，在实际应用中对出现的环境变化感应能力比较强，主要应用在当代浓度、温度等的使用测量当中。2.3

8、.2光子晶体光纤传感技术5光子晶体光纤传感技术使用的光子晶体光纤如果按照结构进行划分，可以看做为实心型与空心型，同理按照其他的方式进行划分也会出现不同的种类。如果按照折射率进行划