一种光纤磁场定位传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种光纤磁场定位传感器，包括壳体、光纤、磁铁、磁致伸缩材料和分布反馈光纤激光器；壳体采用不导磁材料制成，磁致伸缩材料固定在壳体中心位置，其轴线与壳体轴线共线，分布反馈光纤激光器设置在磁致伸缩材料上，磁致伸缩材料两端均设置有固定在壳体中的磁铁；光纤从壳体一端伸入，贯穿磁体从壳体另一端伸出，光纤分出两根导线分别与分布反馈光纤激光器两端连接。可以准确测量出井下套管接箍和射孔位置，体积小，结构简单，灵敏度高。高。高。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤磁场定位传感器


[0001]本技术属于石油地质勘探测井领域，涉及一种光纤磁场定位传感器。

技术介绍

[0002]磁定位测井仪，是通过磁测量的方式测量套管接箍及射孔位置，传统的电子磁定位测井仪器采用漆包线线圈、磁铁及测量电路构成，仪器耐温低，结构复杂，无法串联多个使用。目前国内外还没有利用光纤及光纤传感的磁定位测井仪器。随着光纤技术的发展，光纤测井技术的研究与应用会越来越多，光纤磁定位技术将普遍用于光纤测井技术中。
[0003]目前发展的用于测量磁场的光纤传感器有基于磁致伸缩效应的Mach
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Zehnder干涉型光纤磁场传感器和Michelson干涉型光纤磁场传感器、Fabry-Perot 干涉型光纤磁场传感器和基于双布拉格光栅光纤磁场传感器等。
[0004]基于磁致伸缩效应的Mach-Zehnder干涉型光纤磁场传感器和Michelson干涉型光纤传感器的基本原理一致。把一定的光纤缠绕在磁致伸缩材料上，磁致伸缩材料在外界磁场的作用下形成微小变化，这种变化造成了缠绕在其上光纤的参数，如长度、折射率改变，使得在干涉臂中传输光的光程差发生变化，这种变化反映为对干涉信号的微调，这种结构的光纤磁场传感器结构简单，但受环境如震动、光纤弯曲等影响较大，光在光路中传输时偏振态随机变化，光偏振态的影响会使测量结果很不稳定。
[0005]Fabry-Perot干涉型光纤磁场传感器利用了低精度的FP干涉仪，将单模光纤和金属玻璃丝放在空心管中构成了EFFP弱磁传感器，光纤端面和金属玻璃丝端面构成了F-P腔，由光纤传来的光在光纤端面反射部分和在金属玻璃丝端面反射后再进入光纤的光干涉，由于从光纤出来的光是发散的，且光纤很细，属于双光束干涉。该装置对测量精度低且对光源的要求很高。

技术实现思路

[0006]本技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种光纤磁场定位传感器，可以准确测量出井下套管接箍和射孔位置，体积小，结构简单，灵敏度高。
[0007]为达到上述目的，本技术采用以下技术方案予以实现：
[0008]一种光纤磁场定位传感器，包括壳体、光纤、磁铁、磁致伸缩材料和分布反馈光纤激光器；
[0009]壳体采用不导磁材料制成，磁致伸缩材料固定在壳体中心位置，其轴线与壳体轴线共线，分布反馈光纤激光器设置在磁致伸缩材料上，磁致伸缩材料两端均设置有固定在壳体中的磁铁；光纤从壳体一端伸入，贯穿磁铁从壳体另一端伸出，光纤分出两根导线分别与分布反馈光纤激光器两端连接。
[0010]优选的，磁致伸缩材料端部和磁铁中间设置有固定在壳体中的固定座，固定座朝向磁致伸缩材料一端中心位置设置有凹槽，磁致伸缩材料端部嵌在凹槽中。
[0011]优选的，壳体端部设置有锁紧环。
[0012]优选的，磁铁朝向壳体端部的一端设置有缓冲橡胶。
[0013]优选的，光纤采用耐高温光纤，磁铁采用高温磁铁。
[0014]优选的，壳体采用铝合金材料制成。
[0015]优选的，分布反馈光纤激光器两端熔接光纤。
[0016]优选的，分布反馈光纤激光器与磁致伸缩材料粘接。
[0017]与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：
[0018]本技术通过将分布反馈光纤激光器用高温胶粘接在磁致伸缩材料表面，磁致伸缩材料两端放置磁铁，磁场的变化会导致磁致伸缩材料在轴向发生长度变化，由于分布反馈光纤激光器位于磁致伸缩材料上，所以分布反馈光纤激光器也发生了长度的变化，进而使分布反馈光纤激光器的光反射中心频率发生变化，结合高精度信号解调技术，可以准确测量出井下套管接箍和射孔位置。传感部件为光纤光栅，耐高温，抗干扰，结构简单。采用该装置做出的磁定位仪器井下没有电路，以光纤为通讯介质，仪器体积小、耐高温、灵敏度高。
[0019]进一步，磁致伸缩材料两端通过固定座固定在壳体中，保证了磁致伸缩材料的稳定性。
[0020]进一步，壳体端部设置锁紧环，是装置整体结构保持稳定。
[0021]进一步，光纤和磁铁均为耐高温的光纤和磁铁，装置的耐温性能达到200℃。较传统的电子仪器有更高的耐温性能和可靠性。
附图说明
[0022]图1为本技术的结构示意图。
[0023]其中：1-壳体；2-缓冲橡胶；3-光纤；4-磁铁；5-固定座；6-磁致伸缩材料； 7-分布反馈光纤激光器；8-锁紧环。
具体实施方式
[0024]下面结合附图对本技术做进一步详细描述：
[0025]如图1所示，为本技术所述的光纤磁场定位传感器，包括壳体1和壳体 1内部的缓冲橡胶2、光纤3、磁铁4、固定座5、磁致伸缩材料6、分布反馈光纤激光器7、光纤3和锁紧环8。
[0026]壳体1采用不导磁材料制成，本实施例中优选的壳体1采用铝合金材料制成，壳体1可以为长方体或圆柱体，用于将内部传感部件包装成一个整体。
[0027]高灵敏度的磁致伸缩材料6位于壳体1中心位置，其轴线与壳体1轴线共线，磁致伸缩材料6表面与壳体1内壁间隙设置，两个固定座5分别位于磁致伸缩材料6两端，固定座5固定在壳体1中，固定座5朝向磁致伸缩材料6一端中心位置设置有凹槽，磁致伸缩材料6端部嵌在凹槽中，对磁致伸缩材料6进行限位固定。
[0028]分布反馈光纤激光器7设置在磁致伸缩材料6上，具体为粘接在磁致伸缩材料6表面。
[0029]两个磁铁4位于两个固定座5朝向壳体1两端的位置，两个磁铁4朝向壳体 1的一端设置有缓冲橡胶2，对磁铁4及两个磁铁4中间的部件进行缓冲保护。
[0030]壳体1端部设置有锁紧环8，用于将壳体1内的部件固定。
[0031]光纤3从壳体1一端伸入，贯穿磁铁4从壳体1另一端伸出，光纤3分出两根导线分别与分布反馈光纤激光器7两端熔接。传感器引出光纤3的可以继续与其他传感器连接。
[0032]当工作环境为高温环境时，光纤3采用耐高温光纤，磁铁4采用高温磁铁，缓冲橡胶2采用耐高温橡胶，分布反馈光纤激光器7与磁致伸缩材料6采用高温胶粘接，经过测试，传感器的耐温性能达到200℃。较传统的电子仪器有更高的耐温性能和可靠性。
[0033]磁铁4在磁致伸缩材料6周围形成一个磁场,当传感器周围有导磁的金属材料经过时，磁场会发生变化，变化的磁场将导致磁致伸缩材料6在轴向发生微小长度变化，由于分布反馈光纤激光器7通过高温胶粘接在磁致伸缩材料6表面，所以分布反馈光纤激光器7也发生了长度的微小变化，进而使反射的光波的波长发生变化。
[0034]在测量过程中，地面设备通过光纤3向井下仪器发射泵浦激光脉冲，分布反馈光纤激光器7会反射特定波长的反射光，当传感器经过套管接箍位置和射孔位置时，传感器周围磁场会发生变化，从而导致分布反馈光纤激光器7的反射波长发生变化。结合地面设备的高精度信号解调技术和深度测量系统，实现井下接箍及射孔位置的精确定位。
[0035]以上内容仅为说明本技术的技术思想，不能以此本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤磁场定位传感器，其特征在于，包括壳体(1)、光纤(3)、磁铁(4)、磁致伸缩材料(6)和分布反馈光纤激光器(7)；壳体(1)采用不导磁材料制成，磁致伸缩材料(6)固定在壳体(1)中心位置，其轴线与壳体(1)轴线共线，分布反馈光纤激光器(7)设置在磁致伸缩材料(6)上，磁致伸缩材料(6)两端均设置有固定在壳体(1)中的磁铁(4)；光纤(3)从壳体(1)一端伸入，贯穿磁铁(4)从壳体(1)另一端伸出，光纤(3)分出两根导线分别与分布反馈光纤激光器(7)两端连接。2.根据权利要求1所述的光纤磁场定位传感器，其特征在于，磁致伸缩材料(6)端部和磁铁(4)中间设置有固定在壳体(1)中的固定座(5)，固定座(5)朝向磁致伸缩材料(6)一端中心位置设...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈小安，关振显，江松元，赵俊堂，张劲扬，曾令强，李进强，惠冲，杨留强，陈军林，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，
类型：新型
国别省市：