本文關(guān)鍵詞：微地震中光纖振動傳感技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著我國非常規(guī)油氣開采的進行,微地震監(jiān)測技術(shù)已成為判斷壓裂裂縫形成、發(fā)展趨勢的可靠依據(jù),其監(jiān)測結(jié)果為提高頁巖氣開采水平和非常規(guī)油氣采收率提供了重要保證,同時對礦山、工程結(jié)構(gòu)及其地質(zhì)體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性監(jiān)測都具有重要意義。振動傳感器作為該項技術(shù)中關(guān)鍵器件,其性能優(yōu)劣至關(guān)重要。相比于電類傳感器,光纖振動傳感器具有靈敏度高、帶寬大、抗電磁干擾、易于大規(guī)模組網(wǎng)等優(yōu)點。為此,本文主要開展了微地震監(jiān)測技術(shù)中光纖振動傳感器的研究。論文主要工作如下:1、研究了微地震監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展動態(tài),分析了該技術(shù)的基本原理。在此基礎(chǔ)之上,提出了FBG振動加速度傳感器用于微地震監(jiān)測技術(shù)的理論和方法。對光纖振動傳感器技術(shù)發(fā)展與研究現(xiàn)狀進行了綜述。研究了光纖布拉格光柵(Fiber Bragg Grating,FBG)應(yīng)變和溫度傳感模型及FBG耦合模理論。完善并提高了光纖加速度傳感器的力學模型,分析了其響應(yīng)特性函數(shù)。2、研究并設(shè)計了一種基于順變柱體結(jié)構(gòu)的FBG振動加速度傳感器,包括該傳感器的基本原理、封裝制作方法及其動態(tài)特征。實驗研究表明,該傳感器的固有頻率是400Hz,頻率范圍是30~300Hz,靈敏度為42.7pm/G。在此基礎(chǔ)之上,設(shè)計了基于推挽式結(jié)構(gòu)的FBGs振動加速度傳感器,其固有頻率是610Hz,頻率范圍為40~480Hz,靈敏度為50pm/G。3、研究并設(shè)計了一種基于鉸鏈結(jié)構(gòu)的FBGs二維振動加速度傳感器。建立了該傳感器的應(yīng)力和應(yīng)變理論模型,用有限元法進行了模擬分析。實驗結(jié)果表明該傳感器在X/Y方向的共振頻率分別為1050Hz和1060Hz,頻率范圍為50~900Hz,傳感器的靈敏度分別為13.1pm/G和12.0pm/G,理論分析該傳感器靈敏度可達到20pm/G。4、研究并設(shè)計了一種基于光纖馬赫-曾德干涉儀(Mach-Zehnder Interferometer,MZI)結(jié)構(gòu)光纖振動傳感器,用于井中微地震檢測。對傳感器進行了應(yīng)變特性測試,實驗結(jié)果表明該傳感器在0~1920μ?范圍內(nèi),應(yīng)變靈敏度為2.6pm/μ?和0.0027dB/μ?,線性度是0.9971。
【關(guān)鍵詞】：微地震 FBG加速度傳感器 順變柱體 鉸鏈 MZI
【學位授予單位】：西安石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP212.9
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 微地震監(jiān)測技術(shù)綜述9-15
• 1.1.1 微地震監(jiān)測技術(shù)研究現(xiàn)狀9-11
• 1.1.2 微地震監(jiān)測技術(shù)在油氣田勘探開發(fā)中的主要應(yīng)用11-14
• 1.1.3 微地震監(jiān)測技術(shù)的基本原理14-15
• 1.2 FBG振動傳感器技術(shù)發(fā)展與研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 論文研究目的和意義16-17
• 1.4 論文的主要研究內(nèi)容17-19
• 第二章 FBG振動加速度傳感器的基本理論19-29
• 2.1 FBG傳感原理19-26
• 2.1.1 FBG結(jié)構(gòu)及常用器件19-21
• 2.1.2 FBG應(yīng)變和溫度傳感模型21-24
• 2.1.3 FBG耦合模理論24-26
• 2.2 FBG振動加速度傳感器的力學模型和特性分析26-28
• 2.3 本章小結(jié)28-29
• 第三章 基于順變柱體結(jié)構(gòu)FBG振動加速度傳感器29-42
• 3.1 FBG振動加速度傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計和基本原理29
• 3.2 FBG振動加速度傳感器的制作和封裝29-31
• 3.3 FBG振動加速度傳感器固有頻率和靈敏度理論分析31-32
• 3.4 FBG振動加速度傳感器的動態(tài)性能測試分析32-36
• 3.4.1 幅頻特性實驗分析32-35
• 3.4.2 靈敏度特性實驗分析35-36
• 3.5 基于推挽式順變柱體結(jié)構(gòu)FBGs振動加速度傳感器36-41
• 3.5.1 FBGs振動加速度傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計和基本原理36-37
• 3.5.2 幅頻特性實驗分析37-39
• 3.5.3 靈敏度特性實驗分析39-41
• 3.5.4 溫度特性實驗分析41
• 3.6 本章小結(jié)41-42
• 第四章 基于鉸鏈結(jié)構(gòu)FBGs二維振動加速度傳感器42-54
• 4.1 FBGs振動加速度傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計及工作原理42-43
• 4.2 FBGs振動加速度傳感器的理論分析43-45
• 4.3 基于有限元法的仿真建模分析45-49
• 4.3.1 COSMOSXpress軟件介紹45-47
• 4.3.2 FBGs振動加速度傳感器模型的應(yīng)力與應(yīng)變分析47-49
• 4.4 FBG振動加速度傳感器的動態(tài)測試實驗及結(jié)果分析49-53
• 4.4.1 幅頻特性實驗分析49-51
• 4.4.2 沖擊特性實驗分析51
• 4.4.3 靈敏度特性實驗分析51-53
• 4.5 本章小結(jié)53-54
• 第五章 基于光纖MZI結(jié)構(gòu)振動傳感器54-62
• 5.1 光纖MZI傳感原理54-57
• 5.1.1 傳感器的制作54-56
• 5.1.2 傳感器的理論分析56-57
• 5.2 光纖MZI振動傳感器靜態(tài)性能測試與分析57-60
• 5.2.1 應(yīng)力實驗分析57-59
• 5.2.2 溫度實驗分析59-60
• 5.3 光纖MZI振動傳感器動態(tài)性能理論分析60-61
• 5.4 本章小結(jié)61-62
• 第六章 總結(jié)與展望62-64
• 6.1 全文主要工作總結(jié)62
• 6.2 未來工作展望62-64
• 致謝64-65
• 參考文獻65-70
• 攻讀碩士學位期間取得的科研成果70-71

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本文編號：330881