【摘 要】
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地震检波器作为应用于地球物理勘探的主要设备之一,是将地震机械信号转换成电信号的专用机电传感器。随着勘探技术不断发展,对检波设备性能的要求日益提高,研究和开发高质量的地
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地震检波器作为应用于地球物理勘探的主要设备之一,是将地震机械信号转换成电信号的专用机电传感器。随着勘探技术不断发展,对检波设备性能的要求日益提高,研究和开发高质量的地震检波器成为当前物探领域的研究热点。为此,本文设计了一种性能优越的新型光学地震检波器,对其进行了理论研究、信号分析和性能比较等相关工作。
横波检波器灵敏度低是多年来困扰地震勘探技术发展的瓶颈之一。本文设计的基于菲涅尔衍射理论的双光栅水平向地震检波器能很好的解决这一问题。文章详述了系统的工作机理,通过使用新的人工地震动模拟函数,更科学的研究检波器力学模型运动微分方程的解和它的频率特性,证明了系统结构设计的可行性。
运用傅里叶光学知识推导了激光束经过双光栅系统衍射后的场分布和动态光强,仿真表明沿接收屏纵向光强度呈波形分布。讨论了双光栅之间相对运动对衍射图案产生的影响,全面反映了检波器正常工作时的光强分布的变化,有利于光电信号转换与分析。
在总结衍射条纹变化规律的基础上,提出条纹频率与地震动水平向速度的关系式,利用对称指示光栅设计提出了一种通过条纹辨向得到地震动位移、速度等相关数据和记录光栅摆经过平衡位置时间的简便方法,并对检波器的光电转换模块进行了设计。
保守计算本文设计的双光栅地震检波器的灵敏度为136 pm,动态范围达144dB,与其它检波器相比,主要的性能参数值至少提高了10%以上,失真度低,稳定性高,能双重检错,有良好的工程应用前景。
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