[实用新型]天然面波地质勘探装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及地球物理勘探仪器和光电传感器领域，特别是涉及一种天然面波地质勘探装置。

背景技术

利用面波进行地质勘探是近年国内外发展起来的新物理探测技术，因此近年来，大地面波勘察设备是地球物理探测设备研制领域研究的热点。

地热资源(地层深部达1000-3000米)的直接利用受地域性约束明显，特别是在经济发达的城市群得到广泛的应用，但在城市群地区进行地热勘查难度很大。很多城市群的地热田属于盆地型地热田，处于平原区第四系覆盖区，基岩无露头，在城市群，由于人类工业活动造成了各种干扰因素，使常规的物探方法无法正常进行；另外密集的建筑物和有限通行条件及环保的要求也使一些重要的物探方法(比如人工地震)难以开展。非地震物探方法如重力、电磁法等的仪器(如加拿大V8、美国GDP32II)不仅价格昂贵，还需要人工激发电场，采用特殊措施勘探精度仍低。

在城市群进行钻探的前期物理勘查工作是必需的且难度较大。大地面波的振幅很小(微米量级)，利用地球表面无时不在的地面微小震动波(它的成份较为复杂，包括有面波、体波等各种成份，其中面波-微动瑞雷波法占主要成份)作为观测对象，这种方法既不需要笨重的人工能源(人工激发电场和地震源)，不对人类生存环境造成危害(如噪声或高压电等)，另外它的测点布阵灵活，不受硬路面和地下管网的限制。

但是，以传统的稳恒或瞬间面波仪获取多路微动瑞雷波存在不可克服的较大误差，这个误差来源为其地震拾取电子传感器和捡波各个环节灵敏度低且存在相位同步误差，中国实用新型专利公开号102721983A公开了一种光纤阵列海底浅部地质结构探测系统，虽然采用了光电传感器，但其传感器结构、信号处理的电路等问题限制了微动瑞雷波法探测范围，只能进行地层的浅层200-500米的物理探测。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种利用地球表面无时不在的地面微小震动面波作为观测对象，对地层进行深部(1000-3000米)物理探测的天然面波地质勘探装置。

为此，本实用新型的技术方案如下：

一种天然面波地质勘探装置，包括单纵模激光器、一级耦合器、第1和第2二级耦合器、第1-8三级耦合器、第1-4双单模光纤线盘、第1-4光锁相环，第1-4光电转换器、第1-4信号调理模块、第1-4抽取滤波模块、工控计算机和GPS时钟。

所述单纵模激光器与一级耦合器相连，所述一级耦合器的输出与两个二级耦合器相连，两个二级耦合器的输出分别与第1、3、5、7三级耦合器相连，第1和第2三级耦合器与第1双单模光纤线盘、第3和第4三级耦合器与第2双单模光纤线盘、第5和第6三级耦合器与第3双单模光纤线盘、第7和第8三级耦合器与第4双单模光纤线盘分别构成第1-第4马赫-曾德尔干涉振动传感模组，所产生的干涉型振动传感信号以光相位变化，分别经第2、4、6、8三级耦合器输出到所述第1-4光电转换器，所述第1-4光电转换器分别与第1-4信号调理模块、第1-4模数转换模块、抽取滤波模块依次连接，所述抽取滤波模块与所述工控计算机连接。所述GPS时钟与所述工控计算机连接，用于时间精确同步。

优选的是，上述系统还包括第1-4光锁相环，所述第1-4光锁相环分别串联在所述第1-4双单模光纤线盘的一个臂中，使干涉信号被稳定在正交位置。

优选的是，所述单纵模激光器为窄线宽单纵模半导体激光器；优选的是，所述第1-4光电转换器为暗电流达pA级的光电转换器；所述的一级、二级、三级耦合器均为2*2光纤耦合器。

单纵模激光器1优选采用窄线宽单纵模半导体激光器。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型的勘探系统重量轻、布阵便捷，有极高的灵敏度(量级,0.01g,振幅1550um/2)，其噪声低、重量轻、抗干扰性强，其极高的灵敏度和传感信号可多路以光子方式同步传输，无相位误差且可靠快速，可以在城市以无源方式对地层进行深部(1000-3000米)物理探测，为对微动瑞雷波信号的处理和地质解析提供了其它类型的拾震捡波传感器不可比拟的优势。

附图说明

图1是本实用新型的天然面波地质勘探装置的原理图；

图2是本实用新型的天然面波地质勘探装置的布置图；

图3是相速度-频散曲线。

其中：

1、单纵模半导体激光器 2、一级耦合器 3-1、3-2：二级耦合器；

4-1～4-8:三级耦合器；5-1～5-4:光锁相环；6-1～6-4:双单模光纤线盘