CN105180900B - 一种光纤倾斜仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光纤倾斜仪，包括：用于保护内部结构并感受地倾斜的传感器外壳(10)；安装于传感器外壳(10)内部并与传感器外壳(10)固定连接的支撑梁(20)；安放于支撑梁(20)上可相对支撑梁(20)小幅摆动的刀口(30)；固定于刀口(30)并用以提高传感器灵敏度及稳定刀口(30)在支撑梁(20)上状态的重锤31；以及固定于刀口(30)上端部与支撑梁(20)之间的光纤光栅(40)。利用本发明，解决了现有倾斜仪的电磁干扰、雷击，灵敏低，体积大、安装要求高的问题。

Description

一种光纤倾斜仪
技术领域
本发明涉及地震前兆观测技术领域，尤其涉及一种光纤倾斜仪，适用于大地倾斜的测量。
背景技术
在区域应力场作用下地壳会发生变形，地倾斜观测是研究地壳变形和地应力场变化的一种重要手段。钻孔倾斜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。
现有的倾斜仪主要采用电容传感器、MEMS传感器等电学传感器，在野外工作都具有相同的缺点，第一，不能抗雷击，抗电磁干扰差；第二，零漂问题严重。
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。但是目前的光纤倾斜传感器采用将光纤与重物直接固结的方式，灵敏度低、抗冲击能力差、体积大、结构过于复杂，对安装要求高。
因此，本发明提出一种光纤倾斜仪，用于在地震探测领域的地倾斜探测，重点解决现有倾斜仪的电磁干扰、雷击，灵敏低，体积大、安装要求高的问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种光纤倾斜仪，以解决现有倾斜仪的电磁干扰、雷击，灵敏低，体积大、安装要求高的问题。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种光纤倾斜仪，包括：传感器外壳 10，用于保护内部结构并感受地倾斜；支撑梁20，安装于传感器外壳10内部并与传感器外壳10固定连接；刀口30，安放于支撑梁20上可相对支撑梁20小幅摆动；重锤31，固定于刀口30，用以提高传感器灵敏度及稳定刀口30在支撑梁20上状态；以及光纤光栅40，固定于刀口30上端部与支撑梁20之间。
上述方案中，所述支撑梁20上安放有刀口30并固定有光纤光栅40，光纤光栅40的另一端固定于刀口30的上端部。
上述方案中，所述刀口30的下端为锋利的直线型刀口，该直线型刀口与支撑梁20上表面接触。
上述方案中，所述重锤31固定于刀口30上，使刀口30可相对于支撑梁20无阻尼的小幅摆动，将地倾斜信号传递给光纤光栅40。
上述方案中，所述刀口30相对于支撑梁20无阻尼的小幅摆动的范围不超过1度。
上述方案中，所述光纤光栅40采用粘接的方法固定于刀口30上端部与支撑梁20之间，以感受刀口30传递来的地倾斜信号.
上述方案中，在所述刀口30上端部与所述支撑梁20之间还安装有第二光纤光栅41，以进行温度补偿和提高传感器灵敏度。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的这种光纤倾斜仪，内部无电子元器件，因此不存在电磁干扰和雷击问题。
2、本发明提供的这种光纤倾斜仪，采用刀口感受地倾斜信号，并通过重锤增敏，提高了传感器的响应能力和灵敏度。
3、本发明提供的这种光纤倾斜仪，采用刀口和重锤来固定光纤光栅，减小了传感器体积，提高了刀口的稳定性，从而增加了传感器的抗冲击能力，降低了倾斜仪的安装难度。
附图说明
图1为本发明提供的光纤倾斜仪的示意图；
图2为本发明提供的光纤倾斜仪的剖面图；
图3为本发明提供的光纤倾斜仪的三维结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、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，对本发明进一步详细说明。
请参照图1～图3，图1为本发明提供的光纤倾斜仪的示意图，图2为本发明提供的光纤倾斜仪的剖面图，图3为本发明提供的光纤倾斜仪的三维结构示意图。该光纤倾斜仪包括传感器外壳10、支撑梁20、刀口30、重锤31和光纤光栅40，其中：
传感器外壳10，用于保护内部结构并感受地倾斜，其采用的材料可以是不锈钢或工程塑料等。
支撑梁20安装于传感器外壳10内部并与传感器外壳10固定，用于安放刀口30并固定光纤光栅40；支撑梁20采用的材料可以是不锈钢或因瓦合金，支撑梁20与传感器外壳10可以采用一体成型工艺来制作。
刀口30安放于支撑梁20上，可以相对支撑梁20小幅摆动，用于将地倾斜信号传递给光纤光栅40；刀口30的下端为锋利的直线型刀口，该直线型刀口与支撑梁20上表面接触。
重锤31固定于刀口30上，用于提高传感器灵敏度并稳定刀口30在支撑梁20上的状态，使刀口30可相对于支撑梁20几乎无阻尼的小幅摆动，其摆动范围一般不超过1度。
光纤光栅40固定于刀口30上端部与支撑梁20之间，用于感受刀口30传递来的地倾斜信号；光纤光栅40可以用粘接的方法固定于刀口30上端部与支撑梁20之间。
支撑梁20、刀口30、重锤31及光纤光栅40四个部分之间的位置关系可参照图3所示，图3为本发明提供的光纤倾斜仪的三维结构示意图，光纤光栅40固定于刀口30上端部与支撑梁20之间，减小了传感器体积，重锤31能够提高刀口30的稳定性，从而增加了传感器的抗冲击能力，降低倾斜仪的安装难度。
为了进一步提高传感器的灵敏度，本发明在刀口30上端部与支撑梁20之间还进一步安装有第二光纤光栅41，以进行温度补偿和提高传感器 灵敏度。
需要说明的是，本倾斜仪的敏感元件不限于光纤光栅，即光纤光栅40可被其它器件替换而取得相同效果，其它器件如光纤激光器、长周期光栅、啁啾光栅等。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、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，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种光纤倾斜仪，其特征在于，包括：
传感器外壳(10)，用于保护内部结构并感受地倾斜；
支撑梁(20)，安装于传感器外壳(10)内部并与传感器外壳(10)固定连接；
刀口(30)，安放于支撑梁(20)上，可相对支撑梁(20)小幅摆动；
重锤( 31) ，固定于刀口(30)，用以提高传感器灵敏度及稳定刀口(30)在支撑梁(20)上状态；以及
光纤光栅(40)，固定于刀口(30)上端部与支撑梁(20)之间；
其中，所述重锤(31)固定于刀口(30)上，使刀口(30)可相对于支撑梁(20)无阻尼的小幅摆动，将地倾斜信号传递给光纤光栅(40)；
所述刀口(30)相对于支撑梁(20)无阻尼的小幅摆动的范围不超过1度。
2.根据权利要求1所述的光纤倾斜仪，其特征在于，所述支撑梁(20)上安放有刀口(30)并固定有光纤光栅(40)，光纤光栅(40)的另一端固定于刀口(30)的上端部。
3.根据权利要求1所述的光纤倾斜仪，其特征在于，所述刀口(30)的下端为锋利的直线型刀口，该直线型刀口与支撑梁(20)上表面接触。
4.根据权利要求1所述的光纤倾斜仪，其特征在于，所述光纤光栅(40)采用粘接的方法固定于刀口(30)上端部与支撑梁(20)之间，以感受刀口(30)传递来的地倾斜信号。
5.根据权利要求1所述的光纤倾斜仪，其特征在于，在所述刀口(30)上端部与所述支撑梁(20)之间还安装有第二光纤光栅(41)，以进行温度补偿和提高传感器灵敏度。
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