光纤体应变仪制造技术

本发明专利技术公开了一种光纤体应变仪，包括：应变筒，用于感受体应变；充满应变筒内的液体，用于传递应变筒感受到的体应变；端盖，用于密封；安装于应变筒底部的弹簧管，用于感受应变筒内压力的变化；安装于应变筒底部的螺栓，用于灌注液体并密封；固定于弹簧管和应变筒底部的光纤光栅，用于测量弹簧管的端部位移；安装于应变筒底部的保护罩，用于保护体应变仪内部结构。利用本发明专利技术，解决了现有钻孔应变仪的电磁干扰、防雷击、零漂问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及地震探测
，尤其涉及一种光纤体应变仪。
技术介绍
在区域应力场作用下地壳会发生变形，钻孔应变观测是研究地壳变形和地应力场变化的一种重要手段。钻孔应变仪能将地震和火山活动当时及其前后的地壳形变，以分钟甚至接近测震的采样时间连续记录下来。因此在地震预测预报和地球物理研究中发挥着重要的作用。现有的钻孔应变仪包括体应变仪和分量式应变仪(邱泽华等，“国外钻孔应变观测的发展现状”，地震学报，2004)。但是不论哪种应变仪，均采用电学传感器进行探测。如我国的FZY-I型钻孔应变仪采用电容传感器(李海亮等，“FZY-1型多分量式钻孔应变仪的设计”，地震地磁观测与研究，2004)，日本的山内常生采用电磁传感器，我国的王启民提出了 “弦频式钻孔应变仪(中国专利申请CN86100074A)，等等。这些电学式的钻孔应变仪都具有相同的缺点，第一，不能抗雷击，抗电磁干扰；第二，不能解决零漂问题(邱泽华等，“国外钻孔应变观测的发展现状”，地震学报，2004)。光纤传感器与对应的常规传感器相比，在灵敏度、动态范围、可靠性等方面具有明显的优势，尤其具有抗电磁干扰、不怕雷击、无零漂的特点。因此，我们提出一种光纤体应变仪，用于在地震探测领域的地应变探测，重点解决现有钻孔应变仪的电磁干扰、防雷击、零漂问题。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种光纤体应变仪，以解决现有钻孔应变仪的电磁干扰、防雷击、零漂问题。( 二 )技术方案为达到上述目的，本专利技术提供了一种光纤体应变仪，包括应变筒20，用于感受体应变；充满应变筒20内的液体50，用于传递应变筒20感受到的体应变；端盖10，用于密封； 安装于应变筒20底部的弹簧管40，用于感受应变筒20内压力的变化；安装于应变筒20底部的螺栓80，用于灌注液体50并密封；固定于弹簧管40和应变筒20底部的光纤光栅60， 用于测量弹簧管40的端部位移；安装于应变筒20底部的保护罩70，用于保护体应变仪内部结构。上述方案中，在所述应变筒20的底端沈上进一步开有第一孔21，用于安装弹簧管 40。 上述方案中，所述弹簧管40与应变筒20内的液体50联通，用于测量液体50的压力变化。 上述方案中，在所述应变筒20的底端沈上进一步开有第二孔22，用于安装螺栓80。上述方案中，所述保护罩70上进一步开有孔71，以便光纤光栅60的尾纤引出。上述方案中，所述应变筒20的侧壁25刚度小于底端沈和端盖10的刚度。上述方案中，所述光纤光栅40具有一定的初始应力。上述方案中，所述应变筒20内进一步装有一柱体30，用于改变光纤体应变仪的温度特性。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本专利技术具有以下有益效果1、本专利技术提供的这种光纤体应变仪，在井下无任何电子元器件，抗电磁干扰。2、本专利技术提供的这种光纤体应变仪，通过光缆连接井下仪器，光缆可无金属，故防雷击。3、本专利技术提供的这种光纤体应变仪，采用波长调制型的光线光栅传感器，大大减小了体应变仪的零漂问题。附图说明图1为本专利技术提供的光纤体应变仪的示意图；图2为本专利技术提供的光纤体应变仪在井下安装的示意图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。请参照图1-图2，本专利技术提供的光纤体应变仪包括应变筒20，用于感受体应变； 充满应变筒20内的液体50，用于传递应变筒20感受到的体应变；端盖10，用于密封；安装于应变筒20底部的弹簧管40，用于感受应变筒20内压力的变化；安装于应变筒20底部的螺栓80，用于灌注液体50并密封；固定于弹簧管40和应变筒20底端的光纤光栅60，用于测量弹簧管40的端部位移；安装于应变筒20底端的保护罩70，用于保护体应变仪内部结构。在应变筒20的底端沈上进一步开有第一孔21，用于安装弹簧管40，弹簧管40与应变筒20内的液体50联通，用于测量液体50的压力变化。在应变筒20的底端沈上进一步开有第二孔22，用于安装螺栓80。保护罩70上进一步开有孔71，以便光纤光栅60的尾纤引出。应变筒20的侧壁25刚度小于(或远小于)应变筒20的底端沈和端盖10的刚度。光纤光栅40具有一定的初始应力。应变筒20内进一步装有一柱体30，用于改变光纤体应变仪的温度特性。柱体30 可安装于端盖10上。应变筒20内的液体50由于柱体30的存在而体积减少。柱体30的温度膨胀系数小于(或远小于)液体50，当光纤体应变仪所处环境温度发生改变时，液体 50由温度膨胀引起的压力变化将大大减小。本专利技术提供的光纤体应变仪的工作原理为，将钻孔应变仪放入井下后，通过浇注水泥砂浆92，使光纤体应变仪与井的套管91紧密结合，当地壳应力发生变化使岩层中发生应变时，使应变筒20的侧壁发生形变，从而导致液体50的压力发生变化，进而使弹簧管40的端部发生位移。因此固定于弹簧管40的端部和应变筒20底端沈的光纤光栅60产生应变，从而输出波长发生变化。通过解调设备检测波长变化从而解调出地应变信号。 以上所述的具体实施例，对本专利技术的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本专利技术的具体实施例而已，并不用于限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。权利要求1.一种光纤体应变仪，其特征在于，包括应变筒(20)，用于感受体应变；充满应变筒00)内的液体(50)，用于传递应变筒00)感受到的体应变；端盖(10)，用于密封；安装于应变筒00)底部的弹簧管(40)，用于感受应变筒00)内压力的变化；安装于应变筒OO)底部的螺栓(80)，用于灌注液体(50)并密封；固定于弹簧管GO)和应变筒OO)底部的光纤光栅(60)，用于测量弹簧管00)的端部位移；安装于应变筒OO)底部的保护罩(70)，用于保护体应变仪内部结构。2.根据权利要求1所述的光纤体应变仪，其特征在于，在所述应变筒OO)的底端06) 上进一步开有第一孔(21)，用于安装弹簧管00)。3.根据权利要求1所述的光纤体应变仪，其特征在于，所述弹簧管GO)与应变筒OO) 内的液体(50)联通，用于测量液体(50)的压力变化。4.根据权利要求1所述的光纤体应变仪，其特征在于，在所述应变筒OO)的底端06) 上进一步开有第二孔(22)，用于安装螺栓(80)。5.根据权利要求1所述的光纤体应变仪，其特征在于，所述保护罩(70)上进一步开有孔(71)，以便光纤光栅(60)的尾纤引出。6.根据权利要求1所述的光纤体应变仪，其特征在于，所述应变筒OO)的侧壁05)刚度小于底端(26)和端盖(10)的刚度。7.根据权利要求1所述的光纤体应变仪，其特征在于，所述光纤光栅GO)具有一定的初始应力。8.根据权利要求1所述的光纤体应变仪，其特征在于，所述应变筒OO)内进一步装有一柱体(30)，用于改变光纤体应变仪的温度特性。全文摘要本专利技术公开了一种光纤体应变仪，包括应变筒，用于感受体应变；充满应变筒内的液体，用于传递应变筒感受到的体应变；端盖，用于密封；安装于应变筒底部的弹簧管，用于感受应变筒内压力的变化；安装于应变筒底部的螺栓，用于灌注液体并密封；固定于弹簧管和应变筒底部的光纤光本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种光纤体应变仪，其特征在于，包括：应变筒（２０），用于感受体应变；充满应变筒（２０）内的液体（５０），用于传递应变筒（２０）感受到的体应变；端盖（１０），用于密封；安装于应变筒（２０）底部的弹簧管（４０），用于感受应变筒（２０）内压力的变化；安装于应变筒（２０）底部的螺栓（８０），用于灌注液体（５０）并密封；固定于弹簧管（４０）和应变筒（２０）底部的光纤光栅（６０），用于测量弹簧管（４０）的端部位移；安装于应变筒（２０）底部的保护罩（７０），用于保护体应变仪内部结构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张文涛，李芳，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：11