JP4787367B2 - 高感度加速度計 - Google Patents
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Description
本発明は、高感度加速度計に関するものであり、その中でも特に、光ファイバーを基礎とする加速度計に関するものである。
センサーを使用して、構造やボディーの物理的特性をモニターする方法が知られている。この方法の応用例の1つに、温度、圧力、流量、地震あるいは他の物理的特性といった情報を抽出する油井のモニタリングが挙げられる。高温、高圧という苛酷な環境のせいで、従来のセンサーによって上記油井のモニタリングを行うことは難しく、従来上記油井のモニタリングには、電子センサーや光学センサーの感度を落として使用しなければならなかった。
本発明の目的は、苛酷な環境下で使用される光ファイバー加速度計を提供することを含む。
図1を参照すると、例えば、油井あるいはガス井戸のボアホール、ビル、橋、エアクラフト、ポンプ、あるいは加速度を受けたり、信号を送ることが望まれたりするその他の構造物または構成要素のような厳しい環境にさらされる構造10には、後で詳述するように、少なくとも1つの高感度加速度計22が結合されている。高感度加速度計22は、一連の伝達ケーブル20の一部であり、伝達ケーブル28によって信号変換器40および信号処理装置35と接続されている。構造10の加速度は、各軸30・32・34の何れの方向においても、加速度計22によって検出される。上記加速度計22は、後で詳述するように、その向きに依存している。上記信号処理装置は、本発明の種々の実施例における電気信号、電記光学信号、あるいは光学信号を処理するためのあらゆる既知の機器により構成される。
Claims (20)
- 所定の方向(168)の加速度を検出する線形加速度計(22)であって、
上記加速度計(22)は、
剛体のハウジング(98,158)と、
所定の間隔で上記ハウジング(98,158)の向かい合う両端に堅く取り付けられている第1および第2の固定された心棒(86,88,160,164)と、
上記第1の固定された心棒(86,164)と第2の固定された心棒(88,160)との間に配置されている主要部(90,92,156)と、
コイルを構成する第1および第2の弾性支持部材(80,82,150,152,154,155)とを含み、
上記主要部(90,92,156)と上記固定された心棒(86,88,160,164)とは、上記所定の方向(168)に並べられ、
上記第1および第2の弾性支持部材(80,82,150,152,154,155)は、コイルを構成する第1の弾性支持部材(80,150,152)とコイルを構成する第2の弾性支持部材(82,154)とからなり、
上記第1の弾性支持部材(80,150,152)は、上記第1の固定された心棒(86,164)と、上記主要部(90,92,156)の少なくとも一部との周囲に配置され、
上記第2の弾性支持部材(82,154)は、上記第2の固定された心棒(88,160)と、上記主要部(90,92,156)の少なくとも一部との周囲に配置され、
上記第1および第2の弾性支持部材(80,82,150,152,154,155)は、上記ハウジング(98,158)内に上記主要部(90,92,156)を吊るすように、構造的に対称なプッシュプル配置によって協同しており、
上記弾性支持部材(80,82,150,152,154,155)の各々の少なくとも一部が、上記所定の方向(168)に沿った加速度に応じて、上記ハウジング(90,158)内の上記主要部(90,92,156)の変位を独立して測定することができる変換器を構成し、
上記心棒および上記主要部は、トロイド状の形状に構成されている加速度計。 - 所定の方向(168)の加速度を検出する線形加速度計(22)であって、
上記加速度計(22)は、
剛体のハウジング(98,158)と、
所定の間隔で上記ハウジング(98,158)の向かい合う両端に堅く取り付けられている第1および第2の固定された心棒(86,88,160,164)と、
上記第1の固定された心棒(86,164)と第2の固定された心棒(88,160)との間に配置されている主要部(90,92,156)と、
コイルを構成する第1および第2の弾性支持部材(80,82,150,152,154,155)とを含み、
上記主要部(90,92,156)と上記固定された心棒(86,88,160,164)とは、上記所定の方向(168)に並べられ、
上記第1および第2の弾性支持部材(80,82,150,152,154,155)は、コイルを構成する第1の弾性支持部材(80,150,152)とコイルを構成する第2の弾性支持部材(82,154)とからなり、
上記第1の弾性支持部材(80,150,152)は、上記第1の固定された心棒(86,164)と、上記主要部(90,92,156)の少なくとも一部との周囲に配置され、
上記第2の弾性支持部材(82,154)は、上記第2の固定された心棒(88,160)と、上記主要部(90,92,156)の少なくとも一部との周囲に配置され、
上記第1および第2の弾性支持部材(80,82,150,152,154,155)は、上記ハウジング(98,158)内に上記主要部(90,92,156)を吊るすように、構造的に対称なプッシュプル配置によって協同しており、
上記弾性支持部材(80,82,150,152,154,155)の各々の少なくとも一部が、上記所定の方向(168)に沿った加速度に応じて、上記ハウジング(90,158)内の上記主要部(90,92,156)の変位を独立して測定することができる変換器を構成している加速度計であって、
さらに、上記主要部が所定の方向に対して垂直な方向への動きを制限するように、上記主要部に取り付けられた、整列組立部材(172,174)を備え、
上記整列組立部材は、上記主要部と上記ハウジングとが所定の方向へ動くように取り付けられており、かつ、上記主要部の上記所定の方向以外の方向への動きを制限する整列部材(184,185)を含み、
上記整列部材が、仕切板(184,186)を構成している加速度計。 - 所定の方向(168)の加速度を検出する線形加速度計(22)であって、
上記加速度計(22)は、
剛体のハウジング(98,158)と、
所定の間隔で上記ハウジング(98,158)の向かい合う両端に堅く取り付けられている第1および第2の固定された心棒(86,88,160,164)と、
上記第1の固定された心棒(86,164)と第2の固定された心棒(88,160)との間に配置されている主要部(90,92,156)と、
コイルを構成する第1および第2の弾性支持部材(80,82,150,152,154,155)とを含み、
上記主要部(90,92,156)と上記固定された心棒(86,88,160,164)とは、上記所定の方向(168)に並べられ、
上記第1および第2の弾性支持部材(80,82,150,152,154,155)は、コイルを構成する第1の弾性支持部材(80,150,152)とコイルを構成する第2の弾性支持部材(82,154)とからなり、
上記第1の弾性支持部材(80,150,152)は、上記第1の固定された心棒(86,164)と、上記主要部(90,92,156)の少なくとも一部との周囲に配置され、
上記第2の弾性支持部材(82,154)は、上記第2の固定された心棒(88,160)と、上記主要部(90,92,156)の少なくとも一部との周囲に配置され、
上記第1および第2の弾性支持部材(80,82,150,152,154,155)は、上記ハウジング(98,158)内に上記主要部(90,92,156)を吊るすように、構造的に対称なプッシュプル配置によって協同しており、
上記弾性支持部材(80,82,150,152,154,155)の各々の少なくとも一部が、上記所定の方向(168)に沿った加速度に応じて、上記ハウジング(90,158)内の上記主要部(90,92,156)の変位を独立して測定することができる変換器を構成している加速度計であって、
さらに、エンドキャップを有する外側のハウジングを含み、上記加速度計は、上記外側のハウジング内に配置されている加速度計。 - 上記主要部(90,92)は、第1および第2の固定されていない心棒(90,92)を含み、上記第1の弾性支持部材(80)は、上記第1の固定された心棒(86)と上記第1の固定されていない心棒(90)とについて配置され、上記第2の弾性支持部材(82)は、上記第2の固定された心棒(88)と上記第2の固定されていない心棒(92)とについて配置されている請求項1〜3のいずれか1項記載の加速度計。
- 上記主要部(156)は、細長いボディーと第1および第2の、丸みのある端部(166,162)とを有する請求項1〜3のいずれか1項記載の加速度計。
- 上記弾性支持部材の一方は、
上記第1の固定された心棒(160)と上記第1の丸みのある端部(166)との周囲に巻かれている、1組の第1の弾性支持部材(154,155)を備え、
上記弾性支持部材の他方は、
上記第2の固定された心棒(164)と上記第2の丸みのある端部(162)との周囲に巻かれている、1組の第2の弾性支持部材(150,152)を備える請求項5記載の加速度計。 - さらに、整列ロッド(176,178)を備えた上記1組の整列組立部材を備え、
上記仕切板(184,186)は、上記ロッド(176,178)の端部に配置されており、
孔(192,194)が上記ハウジングのそれぞれの端に位置しており、
上記仕切板は、上記仕切板の外周が上記孔(192,194)の中に取り込まれている請求項2記載の加速度計。 - さらに、上記1組の整列組立部材を備え、
当該整列組立部材は、整列ロッド(176,178)を備え、
上記仕切板が上記整列ロッド(176,178)の端部に配置され、
孔(192,194)が上記ハウジングのそれぞれの端に位置しており、
上記仕切板は、上記仕切板の外周が上記孔(192,194)の中に取り込まれている請求項2記載の加速度計。 - 上記整列部材は、柔軟な薄いプレートを含み、少なくとも1組の上記整列部材は、第1の端で上記主要部に取り付けられており、かつ、第2の端で上記ハウジングに取り付けられている請求項2、7または8記載の加速度計。
- 上記変換器は、ひずみ検出素子を含む請求項1〜9のいずれか1項記載の加速度計。
- 上記ひずみ検出素子は、光ファイバーセンサー、圧電性電気装置、PVDF素材または抵抗性ひずみゲージを含む請求項10記載の加速度計。
- 上記弾性支持部材の少なくとも1つは、光ファイバーコイルを構成している請求項11の加速度計。
- 上記主要部の動作は、上記光ファイバーコイルの長さの変化の干渉計測のために、上記動作に相当する長さの変化をファイバー内で引き起こす請求項12記載の加速度計。
- 上記弾性支持部材(80,82,150,152,154,155)の各々は、多重コイルの回転を有している請求項1〜13のいずれか1項記載の加速度計。
- 上記弾性支持部材(80,82,150,152,154,155)は、独立したコイル系である請求項1〜14のいずれか1項記載の加速度計。
- 各コイル系の出力は、微分、あるいは、干渉計のセンサー脚の中の単一のコイルとして独立モードで、選択的に操作される請求項15記載の加速度計。
- 互いに直交するx−方向、y−方向およびz−方向を有する地面の垂直な地震性の振動のプロファイリングのための装置であって、
上記装置は、
光ファイバー伝達ケーブル(28)と、
光ファイバー伝達ケーブル(28)による光通信を行い、互いに直交する3方向のそれぞれに位置付けられ、地面に連結されている多数の線形加速度計(22)とを備えており、
上記それぞれの線形加速度計(22)は、上記所定の一方向における加速度を検出するための請求項1〜16のいずれか1項記載の加速度計(22)を備えており、
上記それぞれの加速度計(22)の変換器は、加速度計の位置における静的および動的の力を示す各検出光信号を供給する装置。 - さらに、上記各検出光信号に基づく地震性の振動のプロファイル情報を供給する光伝達ケーブル(28)に接続された光信号処理器を含む請求項17記載の装置。
- さらに、複数の所定位置の地面に連結された多数の上記線形加速度計(22−25)を備えている請求項17または18記載の装置。
- 複数の加速度計(22−25)は、油井のケーシング、ボアホール、または、オイル生成チューブを経由して地面に対して連結されている請求項17〜19のいずれか1項記載の装置。
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