[发明专利]地震物理模型光纤激光超声成像系统

说明书

一种地震物理模型光纤激光超声成像系统，脉冲激光器发射的激光入射到空间光调制器，激光经过空间光调制器调制后入射到光纤准直器，光纤准直器通过高功率光纤与光纤透镜相连，光纤透镜出射的激光照射到位于地震物理模型表面的光声功能材料涂层上，靠近地震物理模型表面设置有光纤超声传感器，光学平台上依次设置有可调谐激光器、光纤环形器、光电探测器，光纤超声传感器、可调谐激光器和光电探测器通过光纤与光纤环形器相连接，光电探测器通过同轴电缆与数据采集卡相连，数据采集卡通过数据线与计算机相连。

技术领域

本发明属于地震学技术领域，具体涉及到一种地震物理模型光纤激光超声成像系统。

背景技术

地震物理模型是按储藏地质结构等比例缩小的岩石模拟结构。地震物理模型超声成像技术是通过超声发射与扫描采集地质模型内部结构信息的声波信号，对地震波在各种复杂地质体中的传播进行实验室内的模拟观测，并根据反演算法重构模型三维结构，进行地震学研究。目前常用的超声波检测方法一般采用压电式超声波探头进行超声波发射和接收，当对固体材料进行测量时，发射探头和接收探头紧贴被测物体表面，发射头将窄脉冲的电信号转换为超声波信号，而接收头则将超声波信号转换为电信号。另外，压电式超声波探头只能进行窄带发射或接收,因此测量不能反映野外施工宽频发射和接收的实际情况；声波接收定向性强，具有较小的方位角，空间分辨率差；适合于目标的单点探测，复用性差；易受电磁干扰，信号远距离传输能力差，不利于实现远程监测。上述局限性难以满足复杂地震物理模型高分辨成像的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种测量精度高、操作方便、带宽、对地震物理模型无损伤、非接触的地震物理模型光纤激光超声成像系统。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：在光学平台上脉冲激光器的激光出射方向依次设置有空间光调制器和光纤准直器，光纤准直器通过高功率光纤与光纤透镜相连，光纤透镜位于地震物理模型上方，地震物理模型表面涂有光声功能涂层，靠近地震物理模型表面设置有光纤超声传感器，光学平台上依次设置有可调谐激光器、光纤环形器、光电探测器，光纤超声传感器、可调谐激光器和光电探测器通过光纤与光纤环形器相连接，光电探测器通过同轴电缆与数据采集卡相连，数据采集卡通过数据线与计算机相连。

作为一种优选的技术方案，所述的光纤透镜为圆锥形或球形光纤透镜5。

作为一种优选的技术方案，所述的圆锥形光纤透镜的直径为125～400μm、锥角为30°～60°；球形光纤透镜的直径为125～400μm。

作为一种优选的技术方案，所述的声光功能涂层的材料为金箔或石墨烯或二硫化钨。

本发明的有益效果如下：

光纤激光超声成像技术，是一种非接触、高精度、宽带、多模式、无损伤的新型超声成像技术。作为一种全光型的超声成像系统，可以用于超声成像，用于结构无损检测、油气田物理模型成像、弹性波速度建模、生物医疗等技术领域。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明探测有机玻璃块上下反射面反射的超声信号时域谱。

图3是计算机成像算法对采集的数据反演成像图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于下述的实施方式。

实施例1

在图1中，本实施例的地震物理模型光纤激光超声成像系统由可调谐激光器1、脉冲激光器2、空间光调制器3、光纤准直器4、光纤透镜5、光纤超声传感器8、计算机9、光纤环形器10、数据采集卡11、光电探测器12、光学平台13连接构成。