微地震中光纤振动传感技术研究

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1、分类号ＴＮ２。学号１３１０７０＾６密级沖乂學＇ＸｉａｎＳｈｉｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｙ全日制学术型硕ｄｂ学位论支馨题目微地震中光纤振动传感技术研究作者姓名张芸山导师姓名、职称乔学光教授学科（专业）名称光学工程提交论文日期２０１６年６月２日学位论文创新性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研巧成。果尽我所知，除了文中特别加标注和致谢中所罗列的内容Ｗ外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安石油大学或其它教育机构的学位或证

2、书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研巧所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。一。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担切相关责任论文作者签名：举《Ａ日期；学位论文使用授权的说明本人完全了解西安石油大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安石油大学。学校享有任何方法发表、复制、公开阅览、借阅及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为西安石油大学。论文作者签名：撕義山日期：谨、Ｌｉｘ导师签名：達义＾日期；

3、＞為方八／．夕年＾？注：如本论文涉密，请在使用授权的说明中指出（含解密年限等）。论文题目：微地震中光纤振动传感技术研究专业：光学工程硕士生：张芸山(签名)古导师：乔学光(签名)古摘要随着我国非常规油气开采的进行，微地震监测技术已成为判断压裂裂缝形成、发展趋势的可靠依据，其监测结果为提高页岩气开采水平和非常规油气采收率提供了重要保证，同时对矿山、工程结构及其地质体结构稳定性监测都具有重要意义。振动传感器作为该项技术中关键器件，其性能优劣至关重要。相比于电类传感器，光纤振动传感器具有灵敏度高、带宽大、抗电磁干扰、易于大规模组网等优点。为此，本文主要开展了微地震监测技术

4、中光纤振动传感器的研究。论文主要工作如下：1、研究了微地震监测技术的发展动态，分析了该技术的基本原理。在此基础之上，提出了FBG振动加速度传感器用于微地震监测技术的理论和方法。对光纤振动传感器技术发展与研究现状进行了综述。研究了光纤布拉格光栅(FiberBraggGrating,FBG)应变和温度传感模型及FBG耦合模理论。完善并提高了光纤加速度传感器的力学模型，分析了其响应特性函数。2、研究并设计了一种基于顺变柱体结构的FBG振动加速度传感器，包括该传感器的基本原理、封装制作方法及其动态特征。实验研究表明，该传感器的固有频率是400Hz，频率范围是30~300Hz，灵敏

5、度为42.7pm/G。在此基础之上，设计了基于推挽式结构的FBGs振动加速度传感器，其固有频率是610Hz，频率范围为40~480Hz，灵敏度为50pm/G。3、研究并设计了一种基于铰链结构的FBGs二维振动加速度传感器。建立了该传感器的应力和应变理论模型，用有限元法进行了模拟分析。实验结果表明该传感器在X/Y方向的共振频率分别为1050Hz和1060Hz，频率范围为50~900Hz，传感器的灵敏度分别为13.1pm/G和12.0pm/G，理论分析该传感器灵敏度可达到20pm/G。4、研究并设计了一种基于光纤马赫-曾德干涉仪(Mach-ZehnderInterferome

6、ter,MZI)结构光纤振动传感器，用于井中微地震检测。对传感器进行了应变特性测试，实验结果表明该传感器在0~1920μɛ范围内，应变灵敏度为2.6pm/μɛ和0.0027dB/μɛ，线性度是0.9971。关键词：微地震；FBG加速度传感器；顺变柱体；铰链；MZI论文类型：应用基础研究II本论文研究来源于国家自然科学基金项目“井中地震波勘探光纤检测关键技术研究”(编号：61275088)和“地震波勘探光纤测井仪器关键技术研究”(编号：61327012)，国家863计划项目“光纤地震波勘探技术研究”(编号：2009AA06Z203)，国家仪器专项“井中地震勘探光纤检波仪器研

7、究”(编号：61077060)，中国石油天然气集团公司科学研究与技术开发项目“低渗透油田注入产出测控仪器研制”(编号：2014B-4012)的科学研究。IIISubject：ResearchonopticalfibervibrationsensingtechnologyinMicroseismicSpeciality：OpticalEngineeringName：ZhangYunshan(signature)古Instructor：QiaoXueguang(signature)古AbstractWiththedevelopme