[发明专利]振动传感器

说明书

振动传感器(1；12；13；14；15)，包括：设有腔室(2a)的支承结构(2)；容纳在腔室(2a)中的检验质量块(3)；多个弹性体(4、5、7、8、9、10)，每个弹性体将检验质量块(3)沿着对应的连接轴线(19)连接到支承结构(2)；光纤部分(11)，设置为与每个弹性体(4、5、7、8、9、10)接触并且围绕对应的连接轴线(19)缠绕。检验质量块(3)具有根据主要参照方向(Z)的细长的形状，并且多个弹性体(4、5、7、8、9、10)包括两个或更多个第一弹性体(7)，该两个或更多个第一弹性体沿着主要参照方向(Z)间隔开，并且设置为使得在检验质量块(3)沿垂直于主要参照方向(Z)的第一参照方向(X)的位移之后，它们所有被致使同时沿着它们对应的连接轴线(19)压缩，而在检验质量块(3)沿与第一参照方向相反的方向位移之后，同时沿着它们对应的连接轴线(19)拉伸。

说明书

本发明涉及振动传感器，具体是地震检波器或水中听音器。

如已知的，地震检波器和水中听音器是传感器，其能够检测分别在地下或水下传播的声波或地震波振动，将它们转化为电信号或光信号，其适于发送到处理系统从而进行分析。

一般而言，已知类型的振动传感器包括具有从其悬置的检验质量块的支承结构。

在地震检波器的情况中，支承结构埋在大地中，使得其与大地一起振动。由于检验质量块的惯性(其倾向于在空间中维持其位置)，支承结构的振动转化为检验质量块相应的相对于支承结构本身的运动，这些运动的幅度与振动的分量成正比。

根据已知的变型实施例，所述振动传感器构造为检测在空间中沿任何方向传播的振动。这些传感器被称为“矢量”传感器或“三轴”传感器或“三分量”传感器，因为它们能够根据三根独立的轴来检测振动的分量。

矢量传感器的主要优点是允许测量振动信号的幅度的同时也测量其到达角。

更具体地，矢量传感器能够通过使每根轴对于指向正交于该轴的振动信号尽可能无响应而单独地检测沿着三根轴的振动分量。。该特征称为“轴间抑制(cross-axisrejection)”。明显地，高轴间抑制导致更高的传感器的测量保真度(精确度)，因为这意味着更少的在不同轴之间的干扰。

根据已知的实施例，矢量振动传感器由设有腔室的支承结构构成，在该腔室中存在基本上球形的检验质量块，或在任何情况下，存在具有沿着三根轴基本相同的尺寸的检测治质量块。检验质量块借助由橡胶制成的三对柱体维持从支承结构悬置，每对根据相应的轴对齐，并且设置在检验质量块相对的两侧上。光纤围绕每个柱体缠绕，并且形成某种线圈。

由大地中的振动信号导致的支承结构的振动引起圆柱体根据相应的轴的一系列压缩和伸长变形，所述压缩和伸长变形的幅度与振动的根据同一轴指向的分量成正比。

每个圆柱体的轴向变形引起围绕其缠绕的光纤长度方面的变化。具体地，圆柱体的压缩导致其同时的侧向扩张，而这伴随有光纤的伸长，而在圆柱体伸长的情况下发送相反的事。

通过使光穿过光纤，能够例如借助已知类型的干涉仪(测量)的方法来检测光纤的长度方面的变化，并且因此能够检测根据相应的圆柱体的轴线的振动的幅度。

此外，如本领域中已知的，干涉仪可构造为使得：仅当一对中的两个圆柱体经历互相相反的变形时才给出净响应，而不是在两个本体上发生相同的变形时。

上述矢量传感器具有良好的轴间抑制，因为检验质量块沿着三根轴中的一根的运动导致围绕正交于该轴设置的圆柱体缠绕的光纤非常有限的变形。

此外，所述有限的变形可容易地识别出，并且与由沿着该对圆柱体的轴线指向的振动信号直接导致的变形分开。