光學(xué)地震測(cè)量方法和關(guān)鍵技術(shù)的研究

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1、分類號(hào)：密級(jí)：UDC：編號(hào)：工學(xué)博士學(xué)位論文光學(xué)地震測(cè)量方法與關(guān)鍵技術(shù)研究博士研究生：吳冰指導(dǎo)教師：苑立波教授學(xué)位級(jí)別：工學(xué)博士學(xué)科、專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)及理論所在單位：機(jī)電工程學(xué)院論文提交日期：2012年10月論文答辯日期：2012年11月學(xué)位授予單位：哈爾濱工程大學(xué)ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofD.EngOpticalSeismicMeasurementandKeyTechnologiesResearchCandidate：WubingSupervisor：Prof.YuanLiboAcademicDegreeApplied

2、for：DoctorofEngineeringSpeciality：MechanicalDesignandTheoryDateofSubmission：October,2012DateofOralExamination：November,2012University：HarbinEngineeringUniversity哈爾濱工程大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：本論文的所有工作，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，由作者本人獨(dú)立完成的。有關(guān)觀點(diǎn)、方法、數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)的引用已在文中指出，并與參考文獻(xiàn)相對(duì)應(yīng)。除文中已注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)公開發(fā)表的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)

3、的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。作者（簽字）：日期：年月日哈爾濱工程大學(xué)學(xué)位論文授權(quán)使用聲明本人完全了解學(xué)校保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的有關(guān)規(guī)定，即研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)屬于哈爾濱工程大學(xué)。哈爾濱工程大學(xué)有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件。本人允許哈爾濱工程大學(xué)將論文的部分或全部內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文，可以公布論文的全部內(nèi)容。同時(shí)本人保證畢業(yè)后結(jié)合學(xué)位論文研究課題再撰寫的論文一律注明作者第一署名單位為哈爾濱工程大學(xué)。涉密學(xué)位論文待解密后適用本聲明。本論文（□在授予學(xué)位

4、后即可□在授予學(xué)位12個(gè)月后□解密后）由哈爾濱工程大學(xué)送交有關(guān)部門進(jìn)行保存、匯編等。作者（簽字）：導(dǎo)師（簽字）：日期：年月日年月日光學(xué)地震測(cè)量方法與關(guān)鍵技術(shù)研究摘要地震波的測(cè)量在國民經(jīng)濟(jì)方面具有重大意義，通過它可獲得地質(zhì)構(gòu)造情況，可將其應(yīng)用于礦產(chǎn)勘探、地球物理研究及地質(zhì)活動(dòng)災(zāi)害預(yù)警等。與傳統(tǒng)地震測(cè)量儀器相比，光學(xué)式地震計(jì)及應(yīng)變計(jì)靈敏度高，帶寬寬，低頻特性好，傳感頭無任何附加電子設(shè)備，動(dòng)態(tài)范圍大，并且可以依托現(xiàn)有光通信系統(tǒng)組成大規(guī)模的傳感陣列。本文主要研究了光學(xué)地震監(jiān)測(cè)原理及方法研究，構(gòu)建光學(xué)地震測(cè)量系統(tǒng)，主要基于以下方面開展研究：研究光學(xué)地震測(cè)量原理，分別開展空間光路結(jié)構(gòu)的激光干涉儀測(cè)量原

5、理及光纖振動(dòng)傳感技術(shù)原理研究；分析研究光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的噪聲。對(duì)相位生成載波（PGC）解調(diào)算法進(jìn)行優(yōu)化，消除B值影響并且加入在線穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)功能。該算法在基于相位生成載波（PGC）解調(diào)技術(shù)，通過對(duì)光電信號(hào)貝塞爾展開項(xiàng)的運(yùn)算處理，實(shí)現(xiàn)了干涉強(qiáng)度B值的消除，降低了輸出信號(hào)對(duì)干涉對(duì)比度的依賴，極大提高了光學(xué)地震計(jì)的抗干擾能力；此外在PGC的載波信號(hào)中加入低頻監(jiān)測(cè)信號(hào)，在不增加硬件負(fù)擔(dān)的條件下實(shí)現(xiàn)了干涉儀的實(shí)時(shí)在線穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)，并且為信號(hào)分析提供系統(tǒng)的工作狀態(tài)數(shù)據(jù)，降低信號(hào)分析過程中的誤差，提高干涉儀調(diào)試及運(yùn)行效率。研究構(gòu)造了光路集成化的長基線激光應(yīng)變儀。在原有設(shè)計(jì)基礎(chǔ)之上將長基線激光應(yīng)變儀的分立光學(xué)器件

6、進(jìn)行集成化設(shè)計(jì)，減少了應(yīng)變儀光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，提高了光學(xué)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。開展了激光應(yīng)變儀的光學(xué)系統(tǒng)研究，標(biāo)定了應(yīng)變儀的光學(xué)干涉系統(tǒng)，并詳細(xì)研究了其噪聲性能。設(shè)計(jì)及構(gòu)建光學(xué)真空管路，實(shí)現(xiàn)了22米的長基線激光應(yīng)變儀的構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)了并且進(jìn)行了長基線激光應(yīng)變儀的管路封閉實(shí)驗(yàn)。研究構(gòu)造了一種小尺度高精度的光纖地震計(jì)。對(duì)光纖地震計(jì)的光路結(jié)構(gòu)及傳感原理展開研究，并實(shí)現(xiàn)了光纖地震計(jì)的光路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)分析了光纖地震計(jì)的傳感結(jié)構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)了靈敏度倍增，對(duì)光纖地震計(jì)的噪聲來源進(jìn)行研究分析。設(shè)計(jì)并構(gòu)建了光纖地震計(jì)傳感光纖帶制作裝置，實(shí)現(xiàn)了高精度光纖地震計(jì)原理性樣機(jī)的構(gòu)建。設(shè)計(jì)分析了光纖地震計(jì)的測(cè)試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了振動(dòng)信

7、號(hào)的單維度加載，并可承受大載重實(shí)驗(yàn)。通過光纖地震計(jì)測(cè)試系統(tǒng)開展了光纖地震計(jì)實(shí)驗(yàn)研究。通過實(shí)驗(yàn)分析，與標(biāo)準(zhǔn)石英加速度計(jì)的對(duì)比發(fā)現(xiàn)高精度光纖地震計(jì)的靈敏度達(dá)到9.4rad/nm。關(guān)鍵詞：光學(xué)測(cè)量；解調(diào)算法；長基線激光應(yīng)變儀；光纖地震計(jì)；地震測(cè)量光學(xué)地震測(cè)量方法與關(guān)鍵技術(shù)研究AbstractThemeasurementofseismicwavesinthenationaleconomyisofgreatsignificance