基于偏芯光纤的地震波检测技术的研究

发布时间：2017-07-02 02:08

  本文关键词：基于偏芯光纤的地震波检测技术的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：光纤传感器运用到地震的检测是近年来发展起来的新型地震波检测技术。光纤检波器与传统的地震检波器相比,具有抗电磁干扰、绝缘性好和组网能力强等优点,在地震监测、油气勘探中有着很好的发展潜力。偏芯光纤相对普通光纤对于外界环境变化更加敏感,在光纤传感更具独特的优势。本文结合光纤传感技术、地震波传播理论和振动检测技术设计了一种基于偏芯光纤的地震波检测系统。首先,对地震检波技术,特别是传统检波器中的电动式检波器和MEMS检波器的原理和技术指标都做了详细的评述,分析研究了理想介质中纵横波、瑞利波的传播机理及其特性。其次,给出了偏芯光纤的理论计算模型,对偏芯光纤中的倏逝场进行了分析;采用保角变换方法,得到了偏芯光纤的特征方程和传播常数;利用Rsoft软件对偏芯光纤的模场和功率分布情况进行了仿真研究。最后,根据迈克尔逊干涉原理,设计了一种基于偏芯光纤的三分量地震检波器,对检波器的固有频率和相位加速度灵敏度进行了分析研究,进而设计出一种三分量光纤地震波检测系统,并进行了验证。
【关键词】：偏芯光纤 地震波 干涉技术 检波器
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P631.4;TP212
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题研究背景和意义9-10
• 1.2 课题国内外研究现状及分析10-15
• 1.2.1 光纤传感技术国内外研究现状10-11
• 1.2.2 偏芯光纤国内外研究现状11-12
• 1.2.3 地震检波器的国内外研究现状12-14
• 1.2.4 光纤在地震监测中应用14-15
• 1.3 本论文研究的主要内容15-16
• 第2章 地震波的传播理论及检波器的研究16-30
• 2.1 地震波传播理论概述16-17
• 2.2 弹性波的传播理论17-19
• 2.3 瑞利波的基本理论19-21
• 2.4 传统地震检波器21-26
• 2.4.1 电动式地震检波器21-24
• 2.4.2 压电式地震检波器24-26
• 2.4.3 涡流式地震检波器26
• 2.5 MEMS数字检波器26-28
• 2.6 光纤地震检波器28-29
• 2.7 本章小结29-30
• 第3章 偏芯光纤传输的理论分析30-46
• 3.1 偏芯光纤的结构及分类30-33
• 3.1.1 错位熔接结构的偏芯光纤30-32
• 3.1.2 普通结构的偏芯光纤32-33
• 3.2 偏芯光纤的理论计算模型33-35
• 3.3 偏芯光纤的倏逝场特性分析35-39
• 3.4 偏芯光纤的模场特性分析39-42
• 3.5 偏芯光纤的传输仿真42-44
• 3.5.1 偏芯光纤模场分布情况分析42-43
• 3.5.2 偏芯光纤光功率分布情况分析43-44
• 3.6 本章小结44-46
• 第4章 基于偏芯光纤的地震检波器的研究46-55
• 4.1 迈克尔逊干涉原理46-48
• 4.2 振动传感系统的模型48-50
• 4.3 单方向地震检波器50-53
• 4.4 三分量地震检波器53-54
• 4.5 本章小结54-55
• 第5章 偏芯光纤地震检波系统的设计55-66
• 5.1 光源及前置信号的处理电路55-60
• 5.1.1 光源的选择55-56
• 5.1.2 耦合器56-57
• 5.1.3 光电探测器57-59
• 5.1.4 放大电路59-60
• 5.2 信号的后处.理60-63
• 5.2.1 数据采集卡60
• 5.2.2 上位机软件控制系统60-63
• 5.3 实验结果及分析63-65
• 5.4 本章小结65-66
• 结论66-67
• 参考文献67-71
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果71-72
• 致谢72

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本文编号：508199