本文關(guān)鍵詞：井間地震中光纖光柵加速度檢波技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《西北工業(yè)大學(xué)》 2015年

井間地震中光纖光柵加速度檢波技術(shù)研究

劉欽朋  

【摘要】：光纖布拉格光柵（FBG）作為一種波長(zhǎng)型器件，具有抗電磁干擾、耐高溫、耐腐蝕、體積小和易復(fù)用等優(yōu)點(diǎn)，在光傳感領(lǐng)域引起廣泛的關(guān)注。FBG以溫度和應(yīng)變?yōu)榛疚锢砹�，可以�?shí)現(xiàn)壓力、位移、角度和加速度等物理量的測(cè)量，在結(jié)構(gòu)健康檢測(cè)、地球動(dòng)力學(xué)、地震勘探等領(lǐng)域具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和重要的應(yīng)用價(jià)值。本文以井間地震勘探技術(shù)作為創(chuàng)新應(yīng)用背景，研究井間地震中FBG加速度檢波新方法，主要包括以下幾個(gè)方面：FBG傳感理論分析以及FBG封裝方法研究；FBG加速度檢波器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)；FBG加速度檢波系統(tǒng)隨機(jī)誤差模型研究；井間地震中FBG加速度檢波系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)等。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果包括： （1）通過(guò)理論分析光纖光柵的形成機(jī)理，研究了FBG在線性應(yīng)變作用下反射譜功率和帶寬的響應(yīng)特性，并建立了FBG加速度檢波器理論模型。首先，分析了FBG的傳感機(jī)理，分析了線性應(yīng)變作用下FBG反射譜功率變化規(guī)律；其次，建立了FBG加速度檢波模型，并分析了FBG檢波原理，討論了FBG加速度檢波器的封裝方法及其響應(yīng)特性。 （2）設(shè)計(jì)并研制了基于雙梁和雙孔梁兩種新型結(jié)構(gòu)的FBG加速度檢波器。提出了全粘短光柵雙梁式FBG加速度檢波器的封裝方法，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，雙梁式FBG加速度檢波器的平坦區(qū)范圍為5-30Hz，20Hz時(shí)對(duì)應(yīng)的加速度靈敏度為155.2pm/G，交叉軸靈敏度小于主軸靈敏度的4.76%；為進(jìn)一步擴(kuò)展頻帶，設(shè)計(jì)了兩點(diǎn)封裝的雙孔梁式FBG加速度檢波器，通過(guò)控制預(yù)應(yīng)力來(lái)降低封裝光纖自振的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，雙孔梁式FBG加速度檢波器在20-400Hz的范圍內(nèi)具有較好的平坦區(qū)，在160Hz時(shí)加速度響應(yīng)靈敏度為17.6pm/G，加速度與波長(zhǎng)具有較好的線性關(guān)系，線性度為99.8%，但與雙梁式檢波器相比，交叉軸靈敏度略差，小于主軸靈敏度的5.68%。 （3）設(shè)計(jì)并研制了基于兩點(diǎn)封裝的彈性管式FBG加速度檢波器，理論分析了該檢波器的工作原理，實(shí)驗(yàn)研究了彈性管式FBG加速度檢波的響應(yīng)特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在10-250Hz頻率范圍具有較好的平坦區(qū)，160Hz時(shí)的加速度線性靈敏度為63.0pm/G，為提高橫向抗干擾能力，采用橫向位移限位的方法，，使加速度檢波器的交叉軸靈敏度小于主軸靈敏度的4.06%。 （4）提出了基于單膜片全粘環(huán)向封裝和雙膜片兩點(diǎn)封裝FBG加速度檢波器模型，并研制了相應(yīng)的加速度檢波器。研究表明，單膜片全粘封裝模型在10-200Hz的頻率范圍內(nèi)具有較好的平坦區(qū)，在160Hz時(shí)對(duì)應(yīng)的加速度的靈敏度為36.6pm/G，動(dòng)態(tài)分辨率為2mG/Hz,交叉軸靈敏度小于主軸靈敏度的1.3%，具有較強(qiáng)的橫向抗干擾能力；為進(jìn)一步拓展工作頻帶，同時(shí)保持較高的主軸靈敏度，研制了基于雙膜片結(jié)構(gòu)的加速度檢波器，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在50-800Hz的頻率范圍內(nèi)具有較好的平坦區(qū)，加速度靈敏度的變化范圍為23.8pm/G-45.9pm/G，平坦度小于3dB，動(dòng)態(tài)分辨率為0.385mG/Hz，動(dòng)態(tài)范圍達(dá)到80dB,交叉軸靈敏度小于主軸靈敏度的2.1%。 （5）提出并建立了采用Allan方差評(píng)價(jià)FBG加速度檢波系統(tǒng)綜合性能的隨機(jī)誤差模型，并針對(duì)設(shè)計(jì)的雙膜片F(xiàn)BG加速度檢波器進(jìn)行隨機(jī)誤差識(shí)別實(shí)驗(yàn)。分析了FBG加速度檢波系統(tǒng)的隨機(jī)誤差的特點(diǎn)和誤差源，并通過(guò)Allan方差方法分析了FBG加速度檢波器的幾個(gè)主要技術(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)，為客觀評(píng)價(jià)FBG加速度檢波系統(tǒng)的綜合性能提供了基本依據(jù)。 （6）通過(guò)分析井間地震的技術(shù)要求和應(yīng)用特點(diǎn)，提出了井間地震中FBG加速度檢波系統(tǒng)方案。分析了井間地震FBG加速度檢波系統(tǒng)構(gòu)成，討論了井間地震中FBG加速度檢波網(wǎng)絡(luò)化解調(diào)方案和FBG檢波器波長(zhǎng)規(guī)劃，并設(shè)計(jì)了FBG加速度檢波器下井方案。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：西北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P631.815;TN253
【目錄】：

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6 宋常瑜;張立新;劉兵;孫秀英;;遼河油田井間地震采集及效果分析[A];中國(guó)地球物理學(xué)會(huì)年刊2002——中國(guó)地球物理學(xué)會(huì)第十八屆年會(huì)論文集[C];2002年

7 唐金良;王立華;郭全仕;;井間地震資料的三分量處理[A];中國(guó)地球物理第二十一屆年會(huì)論文集[C];2005年

8 王丹;劉兵;孟凡林;;遼河油田淺層井間地震資料誤差分析[A];1995年中國(guó)地球物理學(xué)會(huì)第十一屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];1995年

9 郭全仕;;井間地震走時(shí)場(chǎng)延拓反射成像方法[A];中國(guó)地球物理學(xué)會(huì)第22屆年會(huì)論文集[C];2006年

10 曹輝;郭全仕;唐金良;;井間地震資料處理技術(shù)系列[A];中國(guó)地球物理學(xué)會(huì)第二十屆年會(huì)論文集[C];2004年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 孫建平;[N];中國(guó)礦業(yè)報(bào);2004年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前8條

1 周建宇;井間地震研究與應(yīng)用[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（蘭州地質(zhì)研究所）;2002年

2 張文波;井間地震交錯(cuò)網(wǎng)格高階差分?jǐn)?shù)值模擬及逆時(shí)偏移成像研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2005年

3 王雙喜;松遼盆地北部江橋地區(qū)井間地震及聯(lián)合儲(chǔ)層預(yù)測(cè)研究[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）;2008年

4 李桂花;井間地震波場(chǎng)數(shù)值模擬及波場(chǎng)特征研究[D];西安科技大學(xué);2008年

5 喻振華;工程井間地震波正演模擬及層析成像技術(shù)研究[D];中南大學(xué);2008年

6 劉欽朋;井間地震中光纖光柵加速度檢波技術(shù)研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2015年

7 馬德堂;彈性波場(chǎng)數(shù)值模擬及井間地震初至波旅行時(shí)層析成像[D];長(zhǎng)安大學(xué);2006年

8 趙連鋒;井間地震波速與衰減聯(lián)合層析成像方法研究[D];成都理工大學(xué);2002年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 喬永富;沈95塊井間地震試驗(yàn)與研究[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）;2003年

2 鄧偉;斜井井間地震傾斜界面常規(guī)成像方法技術(shù)研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2011年

3 文博;井間地震資料二維波場(chǎng)去噪處理方法技術(shù)研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2012年

4 劉壘;井間地震縱波提取及反射波成像[D];中國(guó)石油大學(xué);2008年

5 廖茂輝;斜井井間地震反射波成像方法技術(shù)研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2010年

6 郭彥剛;井間地震層析成像技術(shù)及應(yīng)用研究[D];成都理工大學(xué);2012年

7 王彥軍;三維井間地震運(yùn)動(dòng)學(xué)正演方法研究[D];西安石油大學(xué);2011年

8 鄧盾;井間地震縱橫波速度分析方法研究[D];中國(guó)石油大學(xué)（華東）;2012年

9 張宏敏;固體中聲波及井間地震管波的實(shí)驗(yàn)研究[D];天津大學(xué);2006年

10 蘇白旦·特依拜克;井間地震走時(shí)層析成像技術(shù)[D];長(zhǎng)安大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：井間地震中光纖光柵加速度檢波技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：172089