石油中青年创新基金年度报告-陈少华

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1、CNPC石油科技中青年创新基金资助项目阶段进展报告（2007年9月2008年8月）项目名称：纤栅式地震检波器高精度解调系统的研究项目负责人：陈少华单位：中国石油大学（北京）通讯地址：北京市昌平区复学路18号电话：起止日期：2007年09月01日至2009年09月31日石油科技中青年创新基金委员会.10.本年度课题完成情况（一）比照合同的研究工作计划，简要说明是否按计划进行,哪些研究内容未按计划进行，分析超过或未达到预定目标、进度和研究内容的原因。07至08年度的工作基本按计划进行。本课题是制作光纤光栅地震检波器的干涉解调系统。目前完成工作如下：（1）设计制作了宽带光源和光纤光栅

2、地震检波器传感探头，购置了震动台，制作了宽带光源，利用Bayspec解调模块对其性能进行了初步测试。结果表明，探头结构基本实用。（2）确定了迈克尔逊干涉仪的臂长差和周期，购置了法拉第旋转镜，目前正在定购压电陶瓷和控制器。（3）电路部分已经进行了理论仿真，目前解调电路的初步制作工作已经完成，正在进行调试。以上工作基本按计划进行。（4）解调系统光路部分的制作工作刚刚开展，主要原因是压电陶瓷控制器的价格超过预期，目前正筹集经费购买。以上工作落后计划进行。（5）制作了光纤光栅匹配滤波系统，完成了光电转换和数据处理电路，可以借鉴到干涉解调系统的光电转换和数据处理系统中。这部分属超出计划部

3、分的工作。目前发表会议论文一篇。（二）请分层次叙述所开展的研究工作、取得的进展或碰到的问题等，给出必要的数据、图表与探头相关的工作：（1）制作宽带光源，其原理图如图1所示。具体指标为：980LD：112mW；铒光纤长度：3.5m；ASE功率：12.6mW；效率：11.3%图1宽带光源结构示意图铒纤光纤环镜输出980nmLD隔离器驱动模块制冷模块.10.图2输出光谱图图3宽带光源实物图（2）进行了光纤光栅振动传感器的封装工艺研究，采用悬臂梁增敏技术提高传感器的灵敏度，设计了传感器的封装结构，制作了地震检波器的传感探头。悬臂梁的相关参数：长：2cm；宽：2mm；厚：1mm;材质：铍

4、青铜光栅的相关参数：中心波长1536.0nm：3dB带宽：0.56nm；光栅长度：3mm存在的问题：由于粘贴时的啁啾效应，光栅的带宽大大展宽。需进一步提高粘贴技术。图5光栅弹性梁检波器实物图图4光栅弹性梁地震检波器结构Bayspec光纤光栅解调仪，测试频率可达到200Hz；高精度的光谱测试精度，可达±30pm。对光纤光栅地震检波器进行了振动实验，发现频率在200Hz以内时，该检波器可以进行传感测量。但由于刚刚购置了压电传感器测试装置，探头可靠性的测试工作正在展开。.10.与干涉仪部分相关的工作：（3）开展了迈克尔逊干涉仪的光路解调工作。解调仪的臂长差（mm）量级，两臂缠绕的光纤

5、长度约为2m，购置了法拉第旋转镜，目前正筹集资金进行压电陶瓷和控制器的购置工作。图6采用迈克尔逊干涉仪解调的光纤光栅地震检波器原理图（4）开展了迈克尔逊干涉仪的电路路解调工作。其电路部分采用相位载波电路。采用Labview对这部分电路已经进行了仿真，电路制作工作已经完成，目前正在进行电路的调试工作。.图7电路部分的原理图（5）制作了匹配光栅滤波系统（图8），完成了相应的光电检测电路和模拟显示系统（图9和图10）。这部分工作可以借鉴到本课题中来。传感光栅：中心波长：1528.44nm;3dB带宽：0.22nm；光栅长度：10mm解调光栅：中心波长：1528.49nm;3dB带宽：

6、0.22nm；光栅长度：10mm.10.图9光电检测电路原理图图10光电检测电路图图11匹配光栅解调系统(三)存在的问题、建议及其他需要说明的情况。无（四）附发表文章及相关成果资料的复印件目前共发表会议论文（“资源高技术论坛-2008”）一篇。.10.项目负责人（签章）：年月日.10.下一年阶段的研究工作计划（一）按照合同的研究工作计划，说明下一阶段所要做的研究工作计划、进度安排以及拟达到的技术指标。（二）请详尽说明将如何开展的下一阶段研究工作。1.下一步研究计划：购置压电陶瓷和控制器后，全面展开干涉仪的制作和调试工作，具体计划和安排如下：1.制作干涉仪系统，利用封装技术优化其

7、性能，相位解调的灵敏度初步达10-5rad量级（08年11月～09年1月）；2.开展解调系统的光电转换和数据处理的工作。开展并完成电路部分即相位载波电路的制作工作（09年2月～09年4月）；3.地震检波器的理论仿真工作，利用有限元软件对系统的工作原理进行数据模拟；对理论工作进行整理，撰写论文1篇，并申请专利2项（09年5月～09年7月）；4.制成整套干涉解调系统，完成调试工作，实现解调系统的相位解调精度至10-6rad量级；将解调系统应用至光纤光栅地震检波器，并最终完善解调系统的性能，制作成