一种基于光纤压力传感器的新型体积式应变观测仪器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于光纤压力传感器的新型体积式应变观测仪器，包括：设于地下钻孔中的测量装置(1)、光纤压力传感器(6)、连接光纤(2)与地面仪器；地面仪器包括调制解调器(3)、控制装置(4)与电源(5)；光纤压力传感器内置于测量装置(1)中测量钻孔中压力变化，连接光纤(2)连接光纤压力传感器(6)与调制解调器(3)；控制装置(4)连接并控制调制解调器(3)；电源(5)连接调制解调器(3)与控制装置(4)并供电。地下部份不遭受雷击损坏，在遭受雷击时，只损坏地面仪器部分，容易维修或更换，从而解决雷击损坏井下传感器不易维修的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光纤压力传感器的新型体积式应变观测仪器
本技术涉及地震前兆观测等钻孔应变观测、矿山及其他工程测量等钻孔体应变观测领域，尤其涉及一种基于光纤压力传感器的新型体积式应变观测仪器。
技术介绍
钻孔应变观测仪器的探头一般置于钻孔中数十米深的基岩中，观测的是地壳表层的应变变化。观测对象包括：体应变和分量应变。现有钻孔体应变仪的观测原理是：当盛有不可压缩液体的可变形容器所受压力发生变化时，向上的出口处的液面高度就会随之变化。目前钻孔应变观测台网使用的体应变观测仪器，是中国地震局地壳应力研究所研制的TJ系列体应变仪。这种仪器的观测精度达到10-9，可以清楚地记录到固体潮，并且有良好的稳定性，是中国地震局“九五”开始正式入网的地震前兆监测仪器。体应变仪的工作原理较为简单，即一个长圆形的弹性筒内，充满了硅油，当它受到四周岩石的挤压或拉伸时，筒内的液体压力发生改变，通过液压的增大或缩小，即可得知岩石的应变状态是压缩还是拉伸。当电压向正向变大时，表示受压缩，即正为压，曲线向上变化；电压值朝负向变时，表示受拉伸，即负为张，曲线向下变化。体应变传感器采用扩散硅差压传感器，体积式应变传感器工作时需要用膨胀水泥将探头耦合到井下岩孔内，由于传感器一般为低压电子电路元件，易受雷击，而体应变传感器中其它的部件如电磁阀，标定电阻等均是机械零件类的线圈等，不易受雷击，且雷击后也不易损坏。如果工作时井下传感器遭到雷击损坏后，主要原因是井下传感器采用电子电路放大结构，易遭雷击损坏，由于水泥固结使得探头不能够取出进行维修。如果需要恢复观测，只能靠钻井将井下探头钻出，进行维修后或更换重新安装，另外，这种高灵敏度的仪器重新安装后需要稳定时间非常长，恢复观测成本非常大。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种基于光纤压力传感器的新型体积式应变观测仪器，地下部份不遭受雷击损坏，在遭受雷击时，只损坏地面仪器部分，容易维修或更换，从而解决雷击损坏井下传感器不易维修的问题。本技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种基于光纤压力传感器的新型体积式应变观测仪器，包括：设于地下钻孔中的测量装置1、光纤压力传感器6、连接光纤2与地面仪器；地面仪器包括调制解调器3、控制装置4与电源5；光纤压力传感器内置于测量装置1中测量钻孔中压力变化，连接光纤2连接光纤压力传感器6与调制解调器3；控制装置4连接并控制调制解调器3；电源5连接调制解调器3与控制装置4并供电。所述的测量装置1包括筒体11、中隔板12、底座13与上盖14；底座13设于筒体11下端，上盖14设于筒体11上端，中隔板12设于筒体11内中部，将筒体11分隔成上腔111与下腔112；下腔112内充满测压硅油15；上腔111中充有保护硅油16，保护硅油16上方填充氩气17；测压硅油15与保护硅油16通过中隔板12设置的电磁阀9连通；光纤压力传感器6设置于中隔板12，测量测压硅油15与保护硅油16的压力差。所述的测量装置1还包括标定电阻18，标定电阻18设于中隔板12下方的下腔112中。所述的下腔112内还设有金属柱芯19。由上述本技术提供的技术方案可以看出，本技术实施例提供的一种基于光纤压力传感器的新型体积式应变观测仪器，地下部份不遭受雷击损坏，在遭受雷击时，只损坏地面仪器部分，容易维修或更换，从而解决雷击损坏井下传感器不易维修的问题。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为本技术实施例提供的基于光纤压力传感器的新型体积式应变观测仪器结构示意图；图2为本技术实施例提供的基于光纤压力传感器的新型体积式应变观测仪器的测量装置结构示意图。具体实施方式下面结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术的保护范围。下面将结合附图对本技术实施例作进一步地详细描述。如图1所示，一种基于光纤压力传感器的新型体积式应变观测仪器，其特征在于，包括：设于地下钻孔中的测量装置1、光纤压力传感器6、连接光纤2与地面仪器；地面仪器包括调制解调器3、控制装置4与电源5；光纤压力传感器6内置于测量装置1中测量钻孔中压力变化，连接光纤2连接光纤压力传感器与调制解调器3；控制装置4连接并控制调制解调器3；电源5连接调制解调器3与控制装置4并供电。测量装置1位于地下的钻孔中，只通过非金属的连接光纤2与地面仪器相连，地下光纤压力传感器6只通过连接光纤2与调制解调器3连接，光纤压力传感器6的应变信号通过该通道传输到地面的调制解调器3，调制解调器3解调出压力信号，控制装置4接收调制解调器器调制解调器3的输出信号，并根据光纤压力传感器6的灵敏度转变为应变信号，并将信号进行存储、并提供时钟服务、通过网络接口7通讯完成与外界联系的数据服务等功能。电源5提供系统所需要的电源，包括调制解调器器3需要的24伏电压，控制装置4需要的5伏电源。连接光纤2长度一般可达数百米。地下部份不遭受雷击损坏，在遭受雷击时，只损坏地面仪器部分，容易维修或更换，从而解决雷击损坏井下传感器不易维修的问题。光纤传感器的技术发展及在各行各业的广泛应用，基于光纤压力传感器的新型体积式应变观测仪器可成为永久性井下仪器。此外光纤传感器成本将会逐步下降，为该技术在体应变观测中的应用具有很好的前景。如图2所示，本例中所述的测量装置1包括筒体11、中隔板12、底座13与上盖14；底座13设于筒体11下端，上盖14设于筒体11上端，上盖14起密封作用，保护传感器内部的元件，中隔板12设于筒体11内中部，将筒体11分隔成上腔111与下腔112；下腔112内充满测压硅油15；上腔111中充有保护硅油16，保护硅油16上方填充氩气17；氩气17的作用使上腔111中的保护硅油16压力保持为一个大气压左右，便于后续压力平衡控制。由于氩气17的存在，上腔111的压力P0基本恒定，但在下腔112，只要外力使得腔室的体积有微量变化时，硅油的压力P1即会产生明显的变化。测压硅油15与保护硅油16通过中隔板12设置的电磁阀9连通；当上下腔压力差超过量程，打开电磁阀9，上下腔连通，通过硅油的流动，使上下腔压力平衡。电磁阀9通电时能够开启，使得上腔111与下腔112连通，两腔间的压力差变为零，P1＝P0，又由于P0是恒定的标准压力(设定为一个大气压)，因而开启电磁阀9时可使下腔112的油液压力恢复为原有的标准压力。开启电磁阀9时，硅油会有少量(如0.003cm3量级的流动，所需的时间仅需0.2s左右)。因此电磁阀9在绝大多数的时间内是关闭的。电磁阀9由通讯电缆接到地面，在仪器安装初期，仪器超过量程时需要开启电磁阀9，这时需要通讯电缆；在仪器稳定后(一般需要2-3个月时间)，就不用开启电磁阀9了，仪器稳定后可以将电磁阀9控制电路开路或去掉。目前，实际运行的现有的仪器几年本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于光纤压力传感器的新型体积式应变观测仪器，其特征在于，包括：设于地下钻孔中的测量装置(1)、光纤压力传感器(6)、连接光纤(2)与地面仪器；地面仪器包括调制解调器(3)、控制装置(4)与电源(5)；光纤压力传感器内置于测量装置(1)中测量钻孔中压力变化，连接光纤(2)连接光纤压力传感器(6)与调制解调器(3)；控制装置(4)连接并控制调制解调器(3)；电源(5)连接调制解调器(3)与控制装置(4)并供电。

【技术特征摘要】
1.一种基于光纤压力传感器的新型体积式应变观测仪器，其特征在于，包括：设于地下钻孔中的测量装置(1)、光纤压力传感器(6)、连接光纤(2)与地面仪器；地面仪器包括调制解调器(3)、控制装置(4)与电源(5)；光纤压力传感器内置于测量装置(1)中测量钻孔中压力变化，连接光纤(2)连接光纤压力传感器(6)与调制解调器(3)；控制装置(4)连接并控制调制解调器(3)；电源(5)连接调制解调器(3)与控制装置(4)并供电。2.根据权利要求1所述的基于光纤压力传感器的新型体积式应变观测仪器，其特征在于，所述的测量装置(1)包括筒体(11)、中隔板(12)、底座(13)与上盖(14)；底座(13)设于筒体(11)下端，上盖(14)设于筒体(11)上端，中隔板(12)设...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海亮，马京杰，苏恺之，
申请(专利权)人：中国地震局地壳应力研究所，
类型：新型
国别省市：北京,11