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文檔簡介
1、隨著我國非常規(guī)油氣開采的進行,微地震監(jiān)測技術已成為判斷壓裂裂縫形成、發(fā)展趨勢的可靠依據,其監(jiān)測結果為提高頁巖氣開采水平和非常規(guī)油氣采收率提供了重要保證,同時對礦山、工程結構及其地質體結構穩(wěn)定性監(jiān)測都具有重要意義。振動傳感器作為該項技術中關鍵器件,其性能優(yōu)劣至關重要。相比于電類傳感器,光纖振動傳感器具有靈敏度高、帶寬大、抗電磁干擾、易于大規(guī)模組網等優(yōu)點。為此,本文主要開展了微地震監(jiān)測技術中光纖振動傳感器的研究。論文主要工作如下:
2、 1、研究了微地震監(jiān)測技術的發(fā)展動態(tài),分析了該技術的基本原理。在此基礎之上,提出了 FBG振動加速度傳感器用于微地震監(jiān)測技術的理論和方法。對光纖振動傳感器技術發(fā)展與研究現狀進行了綜述。研究了光纖布拉格光柵(Fiber Bragg Grating,FBG)應變和溫度傳感模型及 FBG耦合模理論。完善并提高了光纖加速度傳感器的力學模型,分析了其響應特性函數。
2、研究并設計了一種基于順變柱體結構的FBG振動加速度傳感器,包括該傳感
3、器的基本原理、封裝制作方法及其動態(tài)特征。實驗研究表明,該傳感器的固有頻率是400Hz,頻率范圍是30~300Hz,靈敏度為42.7pm/G。在此基礎之上,設計了基于推挽式結構的FBGs振動加速度傳感器,其固有頻率是610Hz,頻率范圍為40~480Hz,靈敏度為50pm/G。
3、研究并設計了一種基于鉸鏈結構的FBGs二維振動加速度傳感器。建立了該傳感器的應力和應變理論模型,用有限元法進行了模擬分析。實驗結果表明該傳感器在X/
4、Y方向的共振頻率分別為1050Hz和1060Hz,頻率范圍為50~900Hz,傳感器的靈敏度分別為13.1pm/G和12.0pm/G,理論分析該傳感器靈敏度可達到20pm/G。
4、研究并設計了一種基于光纖馬赫-曾德干涉儀(Mach-Zehnder Interferometer,MZI)結構光纖振動傳感器,用于井中微地震檢測。對傳感器進行了應變特性測試,實驗結果表明該傳感器在0~1920με范圍內,應變靈敏度為2.6pm/με
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