基于边缘滤波解调的光纤光栅低频地震检波器

研究了悬臂梁结构的光栅振动加速度传感器并提出了一种圆柱体形光纤Bragg光栅地震检波器模型,用边缘滤波的解调方法对此检波器的性能进行了实验研究.研究表明:所提出的光纤Bragg光栅地震检波器的方案是可行的,而且具有很高的检测精度、灵敏度、失真度和长期的稳定性,通过改变圆柱体内的阻尼,可使检波器的带宽和性能得到进一步提高;通过对质量块的调节,固有频率为140 Hz,灵敏度可达到69 pm/g.解调检测波长灵敏度可达-1.27 pm/mV,系统的波长分辨力为1.1 pm.     

基于光纤Bragg光栅的光纤水听器

简单介绍了基于光纤Bragg光栅的光纤水听器的原理以及几种新型的结构和解调方法.与传统的光纤水听器相比,基于光纤Bragg光栅的水听器的实现更加简单方便,在民用和军事方面都有广泛的应用前景.     

基于光纤Bragg光栅的Fabry-Perot滤波器特性的分析

在分析光纤Bragg光栅Fabry-Perot(F-P)腔特征的基础上,提出了光纤Bragg光栅F-P滤波器的数学模型.利用传输矩阵法对光纤Bragg光栅F-P腔进行了理论分析.通过Matlab仿真工具数值模拟光纤Bragg光栅F-P滤波器的光谱,并对其特性进行了详细分析,得出了决定滤波器传输特性的相关参量及其影响规律.根据光纤Bragg光栅F-P腔的相位谐振条件,推导了光纤光栅F-P腔的腔长与光纤Bragg光栅常数之间的关系,从而为研制基于光纤Bragg光栅的F-P滤波器提供了依据.     

基于相位产生载波技术的光纤解调器

提出一种基于相位产生载波技术的光纤解调器,它可以给光纤检波器阵列提供光能并实现对光纤检波器阵列中光波相位携带震动信息的接收和解调.光纤解调器由光发射机、光接收机、供电电路及通信电路组成.光发射机发出携带调制载波的光脉冲,经过光学复用后注入光纤检波器阵列.通过光接收机对光纤检波器阵列敏感到携带地震信息的光波进行接收,经过光波的解复用后,对干涉信号进行光电转换、数据采集及信号解调,最终得到原始的地震数据.通信电路与GPS授时器、主缆的通信光纤以及光接收机的输出连接,给解调后的数据打时标,并实现与相邻解调器或地震记录仪的通信.     

基于3×3相位解调的光纤地震检波器研究

针对基于3×3相位解调的光纤地震检波器展开研究.利用基于最小二乘法的椭圆拟合法和微分交叉相乘算法,实现基于3×3相位解调的光纤地震检波器的两路输出信号的归一化,减小光纤3×3耦合器的非对称性和激光器的功率波动对光纤地震检波器的影响,解调出光纤地震检波器的相位,实现振动信号的准确还原.实验采用对比法测试了基于3×3相位解调的光纤地震检波器的性能,其灵敏度为320 rad/g@100 Hz,在5～400 Hz频率范围内的波动约为0.7 dB.该研究能够很好地应用于石油、天然气等地质勘探、地震监测以及周界安防等领域.     

基于光纤光栅的Fabry-Perot滤波器特性的研究

在分析光纤Bragg光栅Fabry-Perot(F-P)腔特征的基础上,提出光纤Bragg光栅F-P滤波器的数学模型.利用传输矩阵法对光纤Bragg光栅F-P腔进行了理论分析.通过Matlab仿真工具数值模拟了光纤Bragg光栅F-P滤波器的光谱,并对其特性进行了详细分析,得出了决定滤波器光谱特性的有关参量及其影响规律.根据光纤光栅F-P腔的相位谐振条件,推导了光纤光栅F-P腔腔长与光纤光栅常数之间的关系,从而为基于光纤 Bragg光栅的F-P滤波器的实际制作提供了依据.     

红外光谱条件下Bragg 光栅的横向受力研究

如何解决光纤传输过程中的色散补偿,以及实现高速数据的密集波分时复用和全光解复用,成为当前研究过程中的主要难题。光纤Bragg光栅(FBG)是一种理想的无源传感与信号解调器件,文中基于此探究了光纤Bragg光栅的横向受力特性,建立了相应的理论模型,搭建了ASE100光源的实验系统。红外光谱条件下的解调实验结果表明:透射谱主阻带内有偏振损耗的最大值;分裂点与受力大小呈线性关系,并随受力的变化产生周期性移动;温度的不同并不能使偏振损耗的形状发生改变,只是使其在波长轴上的位置产生了变化。上述研究成果对于明确光纤Bragg光栅横向受力具有明显的参考价值。     

基于光纤Bragg光栅的滤波技术

介绍了国际上最新的基于光纤Bragg光栅的光纤滤波技术的发展情况。详细阐述了分布反馈式光纤Bragg光栅滤波器、多波长选择光纤Bragg光栅滤波器、应用光纤Bragg光栅的Michelson干涉型（MI）滤波器以及光纤Bragg光栅滤波耦合器的理论难点,基本原理及其应用。     

基于光纤Bragg光栅的滤波技术

介绍了国际上最新的基于光纤Bragg光栅的光纤滤波技术发展情况，详细阐述了分布反馈式光纤Bragg光栅滤波器、多波长选择光纤Bragg光栅滤波器、应用光纤Bragg光栅的Michelson干涉型（MI）滤波器以及光纤Bragg光栅滤波耦合器的理论难点、基本原理及其应用。     

基于光纤Bragg光栅的地震检波器的理论与实验研究

提出了一种新型的基于光纤Bragg光栅(FBG)的地震检波器。FBG地震检波器传感头由平面弹簧片、质量块和FBG构成。给出了该检波器的力学模型,理论推导与分析了该检波器的幅频特性和加速度灵敏特性,并讨论了影响该检波器灵敏度的主要因素。实验结果表明,该检波器具有良好的线性度、稳定性和耐受性;检波器的频率响应范围为10～140 Hz,传感器灵敏度为25.9pm/g,共振频率为167 Hz,较符合理论值;最高可检测加速度值大于30g。     

圆柱形深水压电检波器的设计与实现

该文设计研制了一种能耐20MPa静水压的压电陶瓷圆管检波器。首先利用理论分析与有限元仿真相结合的方法,对压电检波器的谐振频率、接收灵敏度及耐压性能进行了分析计算与对比验证,进而研制样机,并采用密闭腔比较法和耦合腔互易法测试了样机在常压和20 MPa静水压下的接收灵敏度。结果表明,该压电陶瓷圆管检波器在常压条件下的低频接收灵敏度为(-201．9±0．5)dB,测试频段为1Hz~2kHz;在20MPa加压条件下的低频接收灵敏度为(-197．7±0．4)dB,测试频段为20Hz~1kHz。该文研制的压电检波器满足目前海洋深部地震勘探的接收灵敏度及工作频段要求,对深水地震勘探仪器的研制具有重要意义。     

双膜片结构光纤光栅地震检波器低频特性的研究

提出了一种双膜片式的光纤光栅(FBG)地震检波器,此结构有效限制了检波器横向响应。对该检波器的纵向加速度灵敏度和幅频特性进行了理论分析,并指出了影响这种检波器纵向加速度灵敏度的因素。实验结果表明,该种检波器在5～200Hz频率范围内频响平坦,纵向加速度灵敏度为24.3pm/g,谐振峰在900Hz附近,与理论计算较好的吻合。     

集成光学迈克尔逊干涉型加速度地震检波器

为了提高地震检波器的检测灵敏度,增强其性能可靠性,使其体积微型化,利用集成光学原理设计研制了迈克尔逊干涉芯片,并与光纤-质量块简谐振子、光源、光电探测器制成迈克尔逊干涉型加速度地震检波器,检波器具有灵敏度高、频带宽、重量轻、抗电磁干扰等优点,设计参数相位检测灵敏度Δ/a 为1 1×10-2 rad/(m s-2),测试结果表明,在工作频带0~1065 Hz内,振动与检波器输出信号吻合良好,达到设计要求.     

三分量加速度地震检波器中3-dB耦合器设计

三分量加速度地震检波器检测加速度的核心部件是由2个3-dB耦合器级联而成的双M-Z干涉仪,3-dB耦合器的设计对三分量加速度地震检波器的检测精度尤为重要。介绍了三分量加速度地震检波器的结构和工作原理,导模之间的同向耦合理论。设置了3-dB耦合器波导的结构和计算参数。采用MATLAB对3-dB耦合器的输出功率进行仿真,仿...     

MOEMS三分量加速度地震检波器简谐振子设计

采用惯性力与简谐振子相垂直及差动检测技术的方法,设计基于光弹效应的三分量加速度地震检波器简谐振子。对于简谐振子中的双M-Z干涉仪而言,光功率的均分和光的单模传输是实现正确检测加速度的基础。介绍了M-Z干涉仪的结构和工作原理。用波导光学模拟软件OptiBPM v9.0对双M-Z干涉仪光场传输进行仿真,得到双M-Z干涉仪的光场传输图。从仿真结果可以看出,从激光器LD发出的光经过双M-Z干涉仪后,1/4分支波导的光场峰值都达到了0.52,分光比达到了1：1：1：1,实现了光功率的均分,设计的简谐振子满足三分量加速度地震检波器实现正确检测加速度的要求。     

Estimation of the Acoustic-to-Seismic Coupling Ratio Using a Moving Vehicle Source

We present a simple passive technique for estimating the acoustic-to-seismic signal coupling ratio (SAR) in the ground using noise produced by moving vehicles. The seismic signal received on a geophone contains some energy that has propagated as seismic waves and some energy that couples from acoustic waves to seismic waves in the vicinity of the geophone. We use the frequency-domain coherence between the microphone and geophone signals to determine when the seismic signal is predominantly due to acoustic-to-seismic wave coupling. In frequency bands where the microphone and geophone coherence is above 0.8, the ratio of the seismic ground particle velocity to sound pressure-SAR-can be determined with less than 2 dB of error. The method is applied to data from a summer experiment with grass ground cover and at two winter experiments with snow-covered ground. At 100 Hz, the summer analysis yields a SAR value of 1.0 times 10^-5 [(m/s)/Pa]. In addition, at 100 Hz, the two winter tests yield SAR between 0.1 times 10^-5 and 1.0 times 10^-5 [(m/s)/Pa]. In the later winter result, our vehicle-derived SAR estimate is shown to be in excellent agreement with SAR estimates obtained from blank pistol shots. Through the opportunistic exploitation background noise sources, our approach opens the possibility for automatic adaptation of unattended acoustic area, monitoring sensors to changing ground conditions.     

基于ARM的检波器特性测量仪设计与实现

检波器测试仪是一个涉及多项物理量和具有多个技术参数测试功能的石油物探专用计量仪器.在对Samsung公司的嵌入式32位ARM器件S3C2410深入研究的基础上,以其为主控CPU,结合大容量的SDRAM、NAND Flash、彩色LCD、USB、Windows CE操作系统,设计了检波器测试系统的硬件和软件系统,对声场进行分析,满足测量范围广、体积小、功耗小、抗干扰、网络化等设计要求,并且具有窗口式显示形式,便于仪器配置和校准.     

地震勘探用电容式闭环微加速度计的仿真

MEMS加速度传感器大幅提高了新型地震检波器的各项性能指标。利用有限元软件AN-SYS建立了悬臂硅梁的力学模型,并通过其力学性能仿真,得出优化的设计结构尺寸,即梁长L=150μm,梁宽b=40μm,梁厚h=4μm,活动电极和固定电极的间距d0取为1μm。同时利用电路仿真软件建立了传感器闭环系统的整体仿真数学模型,仿真结果表明其阶跃响应和正弦响应基本和理论分析结果吻合,传感器的分辨率可达0.001 m/s2,频带宽度可达500 MHz。该基于MEMS加速度传感器的新型地震检波器在地震勘探中将具有广阔的应用前景。     

基于WinCE便携式检波器特性测量仪的设计与实现

介绍了一种基于WindowsCE操作系统,以S3C2410为核心处理器的便携式检波器特性测量仪的软硬件实现方案,并对声场进行了分析,满足了测量范围广、体积小、功耗低等设计要求,并且具有窗口式显示形式,可以方便地进行仪器的配置和校准。     

Two-dimensional digital filtering

The problems of designing and implementing LSI systems for the processing of 2-D digital data, such as images or geophone arrays, are reviewed and discussed. This discussion encompasses both FIR and IIR digital filters and with respect to the latter, the issues of stability testing and filter stabilization are also considered. Techniques are also presented whereby such filtering can be accomplished using either 1 or 2-D LSI systems.