[发明专利]一种三分量光纤光栅振动传感器

说明书

本申请公开一种三分量光纤光栅振动传感器，包括保护套筒、传感组件、密封结构和波分复用器，所述密封结构用于将所述传感组件密封于所述保护套筒的内部；所述传感组件包括支架、三个质量块组件和光纤组件，三个质量块组件分别分布在支架上三个方向相互垂直的开口内；所述光纤组件包括光纤和刻入光纤的三个光栅，每个光栅的两端都连接有光纤基座，所述光栅自由端的光纤基座与一个质量块组件连接，所述光栅固定端的光纤基座固定于支架上，所述光纤的一端固定在所述传感组件上，所述光纤的另一端与所述波分复用器连接。本申请可以实现井下三分量振动的精确检测，具有检测精度和灵敏度高、传感器测量稳定性高、密封性好、安装方便、抗电磁干扰等优点。

技术领域

本申请涉及振动检测技术领域，尤其涉及一种三分量光纤光栅振动传感器。

背景技术

在勘探和开发油藏时，一般使用VSP(Vertical Seismic Profile，垂直地震剖面)井下测量方法来检测地震，VSP井下测量方法要求记录地层内下行波场和上行波场地震，为了把上述两种波场采集记录下来，井下检测时需要用到地震检波器，而且地震检波器要既能观察到竖直振动分量，又能观察到两个水平振动分量，这就要求地震检波器需要是三分量检波器。

一般的三分量地震检波器是由三个单独检波器按相互垂直的方向固定，并密封在一个无磁性的圆筒内。常用地震检波器是电子式传感器，易受井下电磁干扰，导致数据不准确，由于光纤传感器具有耐高温高压、抗干扰能力强和耐腐蚀等优点，被越来越多的应用于油井的温度、压力和振动等检测。目前光纤光栅振动传感器多用于矿山、岩石和铁路等环境的振动检测，没有用于井下测量的光纤光栅振动传感器。由于井下环境较为恶劣，例如高温、高压和腐蚀性流体等，现有的光纤光栅振动传感器无法满足现场使用要求。

发明内容

本申请提供一种三分量光纤光栅振动传感器，可以用于井下环境中三个方向振动分量的检测。

本申请提供一种三分量光纤光栅振动传感器，包括保护套筒、传感组件、密封结构和波分复用器，所述密封结构用于将所述传感组件密封于所述保护套筒的内部；所述传感组件包括支架、三个质量块组件和光纤组件，三个质量块组件分别分布在支架上三个方向相互垂直的开口内；所述光纤组件包括光纤和刻入光纤的三个光栅，每个光栅的两端都连接有光纤基座，所述光栅自由端的光纤基座与一个质量块组件连接，所述光栅固定端的光纤基座固定于支架上，所述光纤的一端固定在所述传感组件上，所述光纤的另一端与所述波分复用器连接。

可选地，非竖直方向上的质量块组件包括质量块、支柱和弹性片，所述质量块、支柱和弹性片通过连接件连接为一体，支柱分别与质量块和弹性片垂直；所述支柱上设有第一凹槽，所述第一凹槽用于放置所述光栅自由端的光纤基座。

可选地，竖直方向上的质量块组件包括质量块和弹性片，所述质量块和弹性片通过连接件连接，质量块内设有安装孔，所述安装孔用于放置所述光栅自由端的光纤基座。

可选地，所述传感组件还包括三个设置在支架上的支撑件，所述支撑件内设有第二凹槽，所述第二凹槽用于放置所述光栅固定端的光纤基座。

可选地，所述传感组件还包括三对设置在支架上的限位组件，每对限位组件包括低限位元件和高限位元件，所述低限位元件和高限位元件分别设置在所述质量块振动方向的上下两侧。

可选地，所述传感组件还包括底座，底座与所述支架的底部连接，所述底座上与支架连接处设有台阶面，所述光纤的一端固定在所述底座的台阶面上。

可选地，所述支架上设有第三凹槽，所述第三凹槽用于放置所述波分复用器。

可选地，所述密封结构包括密封头、密封环、密封塞和压钉，所述密封头安装于保护套筒的开口端，所述密封头上设有中心螺孔，所述密封环套设在密封塞的外部，所述压钉将密封环和密封塞压紧在中心螺孔的内部；所述密封塞上设有第一通孔，所述压钉上设有第二通孔，从所述传感组件中导出的光纤依次经过中心螺孔和第一通孔，并从第二通孔中引出。