用于檢測流體介質中壓力波的具有靜態(tài)壓力補償?shù)膫鞲衅鞯闹圃旆椒?br>【專利摘要】一種壓力傳感器裝置包括：一填充有壓力傳遞介質(3)的腔室(2)，腔室具有至少一個可以轉移流體中至少部分的壓力波的窗口(4)；一光纖(10)，所述光纖(10)縱向穿過所述腔室(2)，所述光纖(10)包括一FBG(18)，以及設于FBG(18)的相對兩側的兩個安裝點(11、12)；一框架(50)，所述框架(50)具有第一框架端(51)和縱向相對的第二框架端(52)；一并聯(lián)連接到所述兩個安裝點(11、12)之間的光纖段(13)的壓力響應組件(70)，所述壓力響應組件包括由一壓力響應機構(28)和一運動阻尼器(30)組成的串聯(lián)結構；一串聯(lián)到所述光纖段和所述框架(50)的彈性構件(40)。
【專利說明】
用于檢測流體介質中壓力波的具有靜態(tài)壓力補償?shù)膫鞲衅?br>技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于檢測流體介質中，尤其是液體介質中壓力波的傳感器。
【背景技術】
[0002]在反射地震學的領域內，聲脈沖是在海或者海洋的上部區(qū)域產生的，然后反射的聲信號被測量和分析。這項技術是很有用的，例如，用于繪制海洋底部地圖，以及用于探測石油和天然氣，在該情況下需要映射地表面以下的結構。
[0003]聲波在水中的傳播和壓力波一樣，可以使用壓力傳感器檢測。在實際的安裝中，多個傳感器沿著數(shù)公里長的纜線的長度方向排列，多個傳感器的相互間距大約為幾米。該纜線，表示為“拖纜”，其在水中被拖曳在船舶的后面。傳感器發(fā)出的測量信號通過拖纜傳輸?shù)教幚硌b置，處理裝置通常是設于船上。在實踐中，船牽引著多個相互平行的拖纜，多個拖纜相互之間距離大約為50米。總而言之，成千上萬個壓力傳感器組成的測量陣列將處于運行。
[0004]置在海底的傳感器也用于聲波的探測，不論是單點傳感器(海底節(jié)點)還是布設于纜線中的一連串傳感器。此外，聲波的探測不僅限于勘探方面的使用，還更廣泛地應用于地震檢測，也就是，震波的檢測，包括由地震引起的波。
[0005]在一典型的現(xiàn)有技術示例中，壓力傳感器作為一個壓電元件實現(xiàn)，壓電元件包含了壓電晶體。壓力變化引起壓電晶體收縮或者膨脹，而壓電晶體的收縮和膨脹會使得壓電晶體產生電信號。在這種情況下，為了傳輸這些電信號，拖纜需要包括導線，導線通常是由銅制成的，也可以由鋁制成的替代。為了保持低的信號損失，導線必須比較厚?？商娲?，或者附加地，這些拖纜應包含用于結合、復用和數(shù)字化這些傳感器信號的數(shù)據(jù)接收單元。這同樣適用于其他類型的拖纜，其中壓力傳感器產生電信號。
[0006]已經有人提議采用光信號替換電信號，這將使得銅信號線被光纖所替代。也有人提出被動傳感器，以替代自身產生光信號的主動傳感器。本文所說的“被動”這個表達，是指一項傳感器的光學特性隨著一個環(huán)境參數(shù)的改變而發(fā)生改變，而這項傳感器的光學特性可以通過利用光去探詢傳感器來測量。號稱為光纖布拉格光柵(FBG)反射器的一個被動的光學元件已經在這個方面證明了自身。
[0007]FBG反射器由在其中某些位置縱向布設有材料改性的光纖組成。通常，光纖的光學特性，包括折射率，沿著光纖的長度方向是固定值。然而，材料改性具有稍微不同的折射率。多個相鄰間距相等的材料改性，作為光柵，可以反射一小波段。如果產生了一個光脈沖進入到光纖中，基本上所有的波長都會通過這個光柵位置，但是之前說的小波段會被反射。在光纖的輸入端會接收到一個反射的光脈沖，這個光脈沖的波長可以指示連續(xù)的材料改性之間的相互距離。
[0008]這類FBG反射器傳感器對(局部)應力很敏感。應力的改變會引起光纖的長度改變，包括形成光柵的連續(xù)的材料改性之間的距離改變。這些距離改變，然后轉化為反射光的波長的改變。
[0009]FBG反射器其本身及其在拖纜中的用途都已受到人們關注。在這方面，本文參考了一些參考文獻，如美國專利申請2011/0096624和2012/0069703，這兩個專利均并入本文中用于所有目的。因為本發(fā)明中描述的例子并非直接提供一種改進的光線或者一個改進的 FBG，而且因為使用包含與目前使用的相同型號的光線光柵反射器的光纖即可實施本發(fā)明， 此處就省略對包含F(xiàn)BG反射器的光纖的設計和制造更詳細的解釋。
[0010]在被感測的聲波是海水中的壓力波的情況下，因為FBG反射器主要是對縱向的應力變化敏感，一個包含F(xiàn)BG反射器的壓力傳感器，作為敏感元件，需要具有將壓力變化轉化為光纖應力變化的機構。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的至少幾個包含了 FBG元件的壓力傳感器裝置的實施例是可行的，F(xiàn)BG 元件作為傳感元件，適用于拖纜中，用于在海洋測量和勘探中測量水的壓力波。但應該指出的是這些壓力傳感器裝置也可適用于其他應用領域。
[0012]在一些實施例中，(例如，在拖纜或者其他型號的纜線中應用)，這種壓力傳感器裝置應該具有一個盡可能小的橫截面，最好是小于幾個厘米。為了一個好的測量結果，壓力傳感器裝置應該盡可能的對聲壓信號敏感，即，對〇.5Hz至幾十kHz的頻率范圍內的壓力變化敏感，應當指出的是，關注的頻率變化范圍取決于實際的應用。另一方面，拖纜可以靠近海面使用也可以在海面下40米至更深的位置使用。傳感器的一些其他應用需要傳感器在相當大深度下的可用性，可達海底使用，一般在3000米。因此，壓力傳感器裝置應當對疊加在一個靜態(tài)背景壓力下的極小的壓力變化很敏感，可能是在〇 — 300bar(g)范圍內變化的極小壓力變化。進一步地，根據(jù)實際應用，壓力傳感器裝置應該最好對如水流等產生的干擾具有低敏感度。[〇〇13]如果壓力傳感器裝置是穩(wěn)健的，將是有利的。在一些實施例中，傳感器可能設置在一些在很多個月內無需維護和維修仍然要正常運行的設備上，和/或設置在一些更?！疤幚怼钡脑O備上。進一步，理想地，從生產廠家到最終目的地，壓力傳感器裝置應當能夠經受住從一 60 °C至+70 °C的溫度變化。
[0014]進一步，壓力傳感器裝置應該是小尺寸的。應用于纜線，如拖纜，意味著僅有有限的空間可供給壓力傳感器，尤其是橫截面。美國專利申請2004/0184352，專利號68822595， 作為參考文獻并入本文中用于所有目的，其公開了光纖緊纏繞在空心心軸上的設計，在這種情況下，壓力變化會引起心軸直徑變化，繼而引起光纖長度變化，但是這樣的設計有一些缺點。一個缺點是纏繞光纖明顯需要彎折光纖。然而，這個彎曲的曲率半徑不應小于一個最小值，這使得心軸的直徑具有一個最小值，后者又轉化為一個相對較大直徑的纜線。然而作為拖纜，是希望能盡可能地減小其直徑，因為更小的直徑可以使得材料更少、重量更小、阻力更小、運營成本更低。同時，如果纜線是纏繞的，較大的直徑也是個缺點。進一步，所述美國專利2004/0184352中的設計，運行依賴于FBG傳感元件之間的光纖長度因聲波的激發(fā)而發(fā)生的改變。但是光纖長度也同樣因機械引起的激發(fā)和纜線的應力變化而發(fā)生改變。根據(jù)應用情況，尤其是在拖纜中，纜線的應力因“急拉(jerk)”壓力和膨脹波(swell wave)而改變。這會產生背景噪音。優(yōu)選使用對FBG傳感元件之間的光纖長度變化是不太敏感的傳感器，理想的不敏感的傳感器。[〇〇15] 進一步，所述美國專利2004/0184352的設計中，運行依賴于一個事實，當空心芯軸受到的外部壓力增加時，其內部的容積與壓力的增加成比例的降低。如果心軸的軸向長度不改變則可實現(xiàn)最佳響應，但是即使如此，與光纖的長度變化成比例的圓周變化的響應，僅與壓力變化的平方根成正比。
[0016]例如所述美國專利2004/0184352中公開的，在將光纖緊纏繞在空心心軸上的設計中，這將意味著，F(xiàn)BG傳感元件將位于光纖的纏繞在心軸上的部分，其是一個彎曲光纖部分。因為FBG傳感元件僅受到軸向張力才能達到最佳的精度，所以是不希望將FBG傳感元件設置于彎曲光纖部分的。
[0017]流體中的壓力波可以被認為是一個靜態(tài)壓力背景下的動態(tài)壓力信號。如將在下面說明的，理想的是，壓力波傳感器對靜態(tài)背景壓力的變化是不敏感的。
[0018]圖1A是一個FBG的波長響應譜示意圖。值得注意的是，定性地說，一光纖激光器的波長頻譜會看起來相似。橫軸表示波長，縱軸表示信號幅度(任意單位)。如上面已經提到的，F(xiàn)BG通?？梢苑瓷湟曰卷憫ㄩLAR為中心的一個小波段。為了清楚起見，該波段的寬度在圖中放大了。
[0019]如圖1A所示，基本響應波長AR適用于大氣環(huán)境壓力的情況。就基于FBG的傳統(tǒng)壓力傳感器而言，壓力變化將轉化為長度變化，繼而轉化到響應波長的變化AR。因此，響應波長λR的位置可在響應范圍RR內變化，其中，該響應范圍RR的寬度取決于對預期的壓力的最大值和最小值，并且還取決于壓力變化與波長迀移之間的比值(響應因子，放大系數(shù))。
[0020]在實際情況下，一個單一的光纖可包含沿其長度布設的多個FBG傳感器部分。用于區(qū)分來自不同傳感器發(fā)出的各個不同的反射信號，如果沒有使用時域復用，所述不同的傳感器被設置為具有相互不同的基本響應波長AR。這可以例如通過使用不同的FBG的相互不同的光柵參數(shù)和/或通過給予相應的光纖部分相互不同的偏壓張力來完成。不同傳感器的設置將使得相應的響應范圍不重疊。圖1B相對于圖1Α，在一個不同的比例尺度，示意性地示出5個相鄰的響應范圍及其相應的波長響應頻譜的曲線圖。但應注意的是，在實踐中的傳感器的數(shù)目N可以是小于或大于5。
[0021]為了實用的目的，只有一個小的總帶寬對傳感器是可用的。雖然這種帶寬的精確位置可能取決于在光纖的成分，合適的實例是從1510納米至1550納米的一個范圍，即，40nm的帶寬。在靜態(tài)的環(huán)境下，這整個帶寬對N個傳感器都是可用的，每個傳感器可以具有40/N納米寬的響應范圍。
[0022]然而，特別針對在水中所使用的傳感器而言，存在一個問題就是環(huán)境壓力不恒定。如果傳感器是在從O到40米的深度下使用，環(huán)境壓力變化超過400千帕。這個壓力范圍比預期由于聲波產生的壓力變化要大得多。對于絕對壓力傳感器，即，對于絕對壓力響應的壓力傳感器，該響應波長AR將在一個大的距離上迀移。假設50fm/Pa的位移作為合理的近似，預計產生20納米的響應的波長的偏移。這將意味著實際上只有20納米的帶寬仍然對傳感器可用，即，每個傳感器可以只具有寬20/N納米寬的響應范圍。
[0023]如圖1C所示，圖1C相對于圖1B，在一個不同的比例尺度，示意性地示出了在低壓力下(接近水面，如A所示)和在高壓力下(深水中，如B所示)5個相鄰的響應范圍及其相應的波長響應頻譜，表明在更高的壓力導致較長波長。對環(huán)境壓力的敏感性意味著每個傳感器的響應范圍和每個傳感器可以承受的動態(tài)壓力范圍，隨著水的深度增加而減小，和/或對應每根光纖的傳感器的可行數(shù)目減少。后一種選擇是幾乎不可行的，因為拖纜的每根光纖具有固定數(shù)量的傳感器，特別是當在水深超過40米時。
[0024]應當注意的是，傳感器存在一個類似的問題，較高的壓力會導致更短的波長。
[0025]還應當注意的是，一個FBG傳感元件可以以多種構型使用，多種構型具有一個共同點，那就是都包括一個FBG部。如果FBG傳感器是通過外部光來探詢，而FBG部反射波長與光柵相匹配的光，這種傳感器將被表示為“反射器”。FBG傳感器也可以在光纖激光器中被用作鏡面部分，使激光器輸出波長與光柵相匹配。激光器可以例如是分布式反饋(DFB)光纖激光器，或分布式布拉格反射器(DBR)光纖激光器。應該注意的是，定性地說，一個光纖激光器的波長頻譜類似于圖1A中的單波長反射光譜。
[0026]進一步指出，光纖可以是單芯的或者多芯的。[〇〇27]在上文中，涉及一種FBG傳感元件的問題已經描述了。然而，本發(fā)明不僅涉及FBG傳感元件的問題。如果要被感測的變量是零，任何傳感器類型會給出一個“零信號”，并且將在與該變量的動態(tài)范圍的相應的動態(tài)范圍內提供一個實際的信號。如果變量在一自零起始的相對大距離的相對窄范圍內變化，同樣會保持為實際的測量信號，如果傳感器對變量的絕對值是敏感的，這將意味著一個低信噪比。則更普遍希望有一種壓力傳感器裝置，其對靜態(tài)壓力的靈敏度非常小甚至為零，從而使傳感器的輸出信號的動態(tài)范圍更接近“零信號”。
【發(fā)明內容】
[〇〇28]本發(fā)明的一個具體目的是提供一種壓力傳感器裝置，其對靜態(tài)環(huán)境壓力的靈敏度非常小甚至為零。[〇〇29]在一個方面，本發(fā)明涉及一種壓力傳感器裝置，包括:
[0030]—兩個基準點，限定介于其之間的一個操作方向，所述操作方向沿著連接所述基準點的虛擬直線；
[0031]一至少一個彈性張力構件，所述彈性張力構件沿著平行于所述操作方向的方向向所述基準點中至少一個施加一張力；
[0032]—至少一個連接所述基準點的彈性構件，所述彈性構件優(yōu)選具有比所述彈性張力構件的更大的剛性；[〇〇33] 一至少一個壓力響應組件，所述壓力響應組件并聯(lián)到所述彈性構件和連接到所述基準點;所述或每個所述壓力響應組件包括由至少一個壓力響應機構和至少一個高通傳力構件組成的串聯(lián)結構;其中，所述壓力響應機構具有用于響應壓力的與所述操作方向平行的可操作的長度，所述壓力響應機構是用于施加沿著平行于所述操作方向的拉或推的操作力;其中，高通傳力構件用于基本傳遞具有高于閾值的頻率的所述操作力，基本減少或阻止具有低于所述閾值的頻率的所述操作力；[〇〇34] 一用于測量所述基準點的實際距離的測量機構，所述基準點的實際距離代表要感測的壓力。[〇〇35]在一具體的實施方案中，所述壓力傳感器裝置還包括:填充有壓力傳遞介質的腔室，該腔室適于于流體中浸沒，并具有至少一個窗口，該窗口至少部分地轉移該流體中的壓力波；[〇〇36]其中，所述壓力響應機構設于所述腔室內，并對所述壓力傳遞介質的壓力作出響應。[0〇37]在一具體的實施方案中，所述壓力傳遞介質包括液體。
[0038]在一具體的實施方案中，所述彈性構件包括張緊于所述基準點之間的光纖部分。
[0039]在一具體的實施方案中，所述光纖部分包括光傳感部分。
[0040]在一具體的實施方案中，所述光傳感部分包括至少一個FBG。
[0041 ]在一具體的實施方案中，所述FBG包括用于反射外部探詢光束的一波段的反射器。
[0042]在另一具體實施方案中，所述FBG包括光纖激光器的反射鏡。
[0043]在另一具體實施方案中，所述傳感器裝置還包括:
[0044]一具有第一框架端和與其縱向相對的第二框架端的框架；
[0045]—其中，所述張力構件連接于所述兩個基準點之一和所述兩個架端之一之間。
[0046]在另一具體實施方案中，所述傳感器裝置還包括:
[0047]一具有第一框架端和與其縱向相對的第二框架端的框架；
[0048]一其中，所述張力構件連接于所述兩個基準點之一和所述兩個架端之一之間。
[0049]在另一具體實施方案中，所述傳感器裝置還包括:
[0050]具有第一框架端和與其縱向相對的第二框架端的框架；
[0051]一其中，所述張力構件串聯(lián)連接到所述壓力響應組件的平行結構和所述光纖部分。
[0052]在一具體的實施方案中，所述壓力響應機構包括設置有漸進反作用力產生裝置的壓力響應元件。
[0053]在一具體的實施方案中，所述壓力響應元件包括在缸中的活塞。
[0054]在一具體的實施方案中，所述壓力響應元件包括波紋管。
[0055]在一具體的實施方案中，所述壓力響應元件包括一布爾登管。
[0056]在一具體的實施方案中，所述張力構件連接于所述兩個基準點之一和第一框架端，且其中，所述兩個基準點之另一個相對于相對的第二框架端固定。在另一具體實施方案中，第一張力構件連接于所述兩個基準點之一和第一框架端之間，并且第二張力構件連接于所述兩個基準點之另一和相對的第二框架端。
[0057]在一具體的實施方案中，所述壓力傳感器裝置還包括兩個并聯(lián)連接的壓力響應組件，其中，所述兩個壓力響應組件和所述彈性構件被布置在共同的虛擬平面上。在另一具體實施方案中，所述壓力傳感器裝置還包括并聯(lián)連接的三個或更多的壓力響應組件，其中，所述三個壓力響應組件布置成圍繞所述彈性構件。在一更具體的實施方案中，所述壓力響應組件以相互的等角間隔圍繞所述彈性構件布置。
[0058]在一具體的實施方案中，各壓力響應組件相對于一虛擬橫向平面呈鏡面對稱。
[0059]在一具體的實施方案中，各壓力響應組件包括一壓力響應機構，其串聯(lián)設置于兩個傳力構件之間。
[0060]在一具體的實施方案中，所述壓力響應組件的中央部分相對于框架固定。
[0061]在一具體的實施方案中，每一個壓力響應組件包括由串聯(lián)于兩個傳力構件之間的兩個壓力響應機構組成的串聯(lián)結構。
[0062]在一具體的實施方案中，所述兩個壓力響應機構之間的一點相對于框架固定。
[0063]在一具體的實施方案中，每一個壓力響應組件包括由串聯(lián)于兩個壓力響應機構之間的傳力構件組成的串聯(lián)結構。
[0064]在一具體的實施方案中，每一個高通傳力構件包括活塞，所述活塞在填充有流體的缸中往復運動。
[0065]在一具體的實施方案中，兩個所述高通傳力構件的兩個所述活塞相互連接。在另一具體的實施方案中，兩個所述高通傳力構件的兩個缸相互連接。[〇〇66]在一具體的實施方案中，壓力傳感器裝置還包括:
[0067]—第一傳力構件，包括:在第一缸內往復運動的第一活塞，其中，所述第一活塞的第一端與所述兩個安裝點之一連接，并且其中，所述第一活塞的相對的第二端通過第一張力構件與框架連接。
[0068]—第二傳力構件，包括:在第二缸內往復運動的第二活塞，其中，所述第二活塞的第一端與所述兩個安裝點之另一連接，并且其中，所述第二活塞的相對的第二端通過第二張力構件與框架連接。[〇〇69] 一至少一個壓力響應機構，所述壓力響應機構具有第一端和第二端，其中，所述壓力響應機構或每個壓力響應機構的第一端連接到第一缸，所述壓力響應機構或每個壓力響應機構的第二端連接到第二缸。
[0070]在另一方面，本發(fā)明涉及用于勘探的拖纜段，其包括至少一個如上所述的壓力傳感器裝置。
[0071]在又一方面，本發(fā)明涉及用于勘探的一根拖纜，其包括至少一個如上所述的壓力傳感器裝置。
[0072]在又一方面，本發(fā)明涉及一拖纜陣列，包括兩根或多根如上所述的拖纜。
[0073]在又一方面，本發(fā)明涉及一種探測系統(tǒng)，探測系統(tǒng)包括至少一根如上所述的拖纜或如上所述的拖纜陣列、用于牽引拖纜或拖纜陣列的船，和用于接收和處理來自傳感器裝置的測量信號的處理裝置。
[0074]在又一方面，本發(fā)明涉及纜線，所述纜線用于鋪設在海床，用于水下壓力監(jiān)測或水下聲探測，纜線包括至少一個如上所述的壓力傳感器裝置。這里，短語“海洋”和“海底”都是廣義的解釋，是指任何水體，如海洋、海、河流等。
[0075]在又一方面，本發(fā)明涉及一種海洋底部節(jié)點，所述海洋底部節(jié)點用于鋪設在海床， 其包括至少一個傳感器、用于接收和處理來自傳感器的光輸出信號的處理裝置、用于無線傳輸測量結果的發(fā)射器，以及用于給所述處理裝置和所述發(fā)射器供電的電池，其中，所述傳感器是如上所述的壓力傳感器裝置。
[0076]在又一方面，本發(fā)明涉及一種擴音器，其包括至少一個如上所述的壓力傳感器裝置。
[0077]在又一方面，本發(fā)明涉及一種影響光纖的光學性質的方法。該方法包括以下步驟: 以恒定的張力張緊具有至少一個FBG的光纖；當光纖在流體中從第一平均壓力區(qū)移動至第二平均壓力區(qū)時保持恒定的張力；將壓力傳遞介質與流體隔離；向壓力傳遞介質傳遞至少一部分的壓力波;產生一響應所述傳遞的力；使光纖的長度沿直線路徑改變，以響應這個力。
[0078]在一具體的實施方案中，所述張緊的步驟包括將光纖的第一部分安裝到框架上， 將光纖的第二部分安裝到彈性構件上，所述彈性構件與所述框架連接，其中，所述光纖張緊成一條直線。
[0079]在一具體的實施方案中，所述改變光纖的長度的步驟包括向連接到所述彈性部件的結構構件施加力的步驟。所述保持恒定的張力的步驟可以是包括:為了響應從第一平均壓力區(qū)到第二平均壓力區(qū)的平均壓力改變，調整所述結構構件的張力。
[0080]在又一方面，本發(fā)明涉及一種影響光纖的光學性質的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括張緊裝置，用來以恒定的張力張緊具有至少一個FBG的光纖;保持恒定的張力的裝置，用于當光纖在流體中從第一平均壓力區(qū)移動至第二平均壓力區(qū)時保持恒定的張力；隔離的裝置，用于將壓力傳遞介質與流體隔離;傳遞至少部分壓力波的裝置，用于向壓力傳遞介質傳遞至少一部分的壓力波；用于產生力以響應所述傳遞的裝置，用于使光纖的長度沿直線路徑改變以響應這個力的裝置。
[0081]在一具體的實施方案中，所述拉緊裝置包括將光纖的第一部分安裝到框架上的安裝機構，將光纖的第二部分安裝到彈性構件上的安裝機構，所述彈性構件與所述框架連接，其中，所述光纖張緊成一條直線。
[0082]在一具體的實施方案中，所述隔離的裝置包括將一框架封閉在其中的腔室。所述用于傳遞壓力波的裝置包括設于腔室的一窗口，所述窗口上覆蓋有柔性膜。
[0083]在一具體的實施例中，所述用于產生力的裝置包括可以響應壓力變化而改變其長度的元件，其中所述元件按縱長方向連接至結構構件。所述元件可以包括連接在結構構件的長度上的波紋管。所述元件可以包括駐留在連接在結構構件的長度上的缸內的活塞。所述用于改變光纖的長度的裝置可以包括一附接裝置，用于將結構構件附接至光纖。所述附接裝置可包括一連接元件，其附接至結構構件和附接至彈性構件。所述保持張力的裝置可以包括調節(jié)結構構件的張力的裝置，用于響應從所述第一平均壓力區(qū)至所述第二平均壓力區(qū)的平均壓力的變化。所述調節(jié)結構構件的張力的裝置可包括駐留在沿著結構構件長度方向設置的缸內的活塞。
[0084]在又一方面，本發(fā)明涉及用于進行地震勘探的方法。該方法包括以下步驟:在海洋布設光纖;在所述海洋生成聲學壓力波;通過所述光纖接收所述聲學壓力波;影響光纖的光學性質，以響應所接收的聲學壓力波。
[0085]在又一方面，本發(fā)明涉及用于進行地震勘探的方法。該方法包括以下步驟:在拖纜中設置多個光纖;將拖纜布設于海洋中；在所述海洋生成聲學壓力波;通過至少一根所述光纖接收聲學壓力波;影響所述光纖的光學性質，以響應所接收的聲學壓力波。
[0086]在又一方面，本發(fā)明涉及用于進行地震勘探的方法。該方法包括以下步驟:提供多個拖纜，每個拖纜包括多個光纖;將所述拖纜排成陣列；將所述拖纜陣列布設于海洋中；在所述海洋中生成聲學壓力波;通過至少一根所述光纖接收聲學壓力波;影響所述光纖的光學特性，以響應所接收的聲學壓力波。
[0087]在一具體的實施方案中，所述拖纜或拖纜陣列分別被牽引于所述海洋中。在一具體的實施方案中，測量所述光纖的光學特性，并接收和處理從所述光纖得到的測量信號。
[0088]在又一方面，本發(fā)明涉及一種用于海底壓力監(jiān)測的方法。該方法包括以下步驟:在纜線中配置多根光纖;將所述纜線設于海床;通過至少一根所述光纖接收聲學壓力波;影響所述光纖的光學特性，以響應所接收的聲學壓力波。
[0089]在又一方面，本發(fā)明涉及一種海底聲檢測的方法。該方法包括以下步驟:在纜線中配置多根光纖;將所述纜線設于海床;通過至少一根所述光纖接收聲學壓力波;影響所述光纖的光學特性，以響應所接收的聲學壓力波。
[0090]在又一方面，本發(fā)明涉及一種海底聲檢測的方法。該方法包括以下步驟:在一海洋底部節(jié)點中布設光纖;在海床上布設底部節(jié)點;通過所述光纖接收聲學壓力波;影響所述光纖的光學特性以響應接收到的聲學壓力波;測量所述光纖的光學特性;接收和處理從所述光纖信號得到的測量信號;無線傳輸這個測量結果。
[0091]在又一方面，本發(fā)明涉及一種拾取聲音的方法。該方法包括以下步驟:在空氣中布設光纖;通過所述光纖接收聲波;影響所述光纖的光學特性，以響應接收到的聲波。
[0092]在又一方面，本發(fā)明涉及在介質中感測壓力的方法。該方法包括以下步驟:提供兩個基準點;在所述兩個基準點之間連接至少一個彈性構件;在這個彈性構件上施加一張力； 在所述介質中接收壓力波;產生響應于介質中的瞬時壓力的壓力響應力；高通過濾所述壓力響應力，以獲得過濾的響應力;從張力減去所述過濾的響應力;光學測量代表要被感測的壓力的所述基準點之間的實際距離。所述彈性構件可以包括包含有FBG的光纖。
[0093]在又一方面，本發(fā)明涉及在介質中感測壓力的方法。該方法包括以下步驟:提供兩個基準點;在所述介質中接收壓力波;產生響應于介質中的瞬時壓力的壓力響應力;高通過濾所述壓力響應力，以獲得過濾的響應力；向所述基準點中的至少一個施加過濾的響應力； 光學測量代表要被感測的壓力的所述基準點之間的實際距離?！靖綀D說明】
[0094]本發(fā)明的在這些和其他方面的特征和優(yōu)點將通過下述的參照附圖的一個或多個優(yōu)選的實施例作進一步描述，附圖中相同的標號表示相同或相似的部分，并且其中:[〇〇95]圖1A是一 FBG的波長響應譜示意圖；
[0096]圖1B為相對于圖1A，在一不同的比例尺度上，十個不同的傳感器的十個相鄰的響應范圍的示意圖；
[0097]圖1C為相對于圖1B，在一不同的比例尺度上，多個傳感器的靜態(tài)壓力響應的示意圖；
[0098]圖2A是基于本發(fā)明的光學壓力傳感器裝置的基本設計和操作的示意圖；[00"]圖2B是一壓力響應元件的一可行的實施例的示意圖；
[0100]圖2C是一壓力響應元件的另一可行的實施例的示意圖；[〇1〇1 ]圖2D為相對于圖2A，是圖2A所不的設計的變形例的不意圖；
[0102]圖3為相對于圖2A，基于本發(fā)明的光學壓力傳感器裝置的第二示例性實施例的設計的示意圖；
[0103]圖4為相對于圖2A，基于本發(fā)明的光學壓力傳感器裝置的另一示例性實施例的設計的示意圖；
[0104]圖5A — 5G是基于本發(fā)明的光學壓力傳感器裝置的再一示例性實施例的設計變化的不意圖；
[0105]圖6是基于本發(fā)明的光學壓力傳感器裝置的再一示例性實施例的實例示意圖；
[0106]圖7是一地震勘探系統(tǒng)的示意圖；
[0107]圖8是一海底壓力監(jiān)控系統(tǒng)的示意圖；[〇1〇8]圖9是一擴首器的不意圖；
[0109]圖10是海洋底部節(jié)點的示意圖。
【具體實施方式】
[0110]圖2A是基于本發(fā)明的示例性壓力傳感器裝置1001的基本設計和操作的示意圖。壓力傳感器裝置的目的是感測在周圍的介質中的壓力，所述介質通常是流體，而且在大多數(shù)實際情況下通常是液體或氣體。對于海洋的應用，所述液體通常是水，特別是海水。盡管如此，本發(fā)明的壓力傳感器設備也可以在氣態(tài)環(huán)境中使用，例如空氣。在下文中，為了簡單起見，周圍的介質也簡單地表示為“環(huán)境流體”，而周圍介質的瞬時壓力(在傳感器的附近)也將被簡單地表示為“環(huán)境壓力”或“流體壓力”。
[0111]在壓力傳感器裝置的一些實施例中，壓力傳感器裝置的組件可與周圍介質的直接接觸，但是這通常不是優(yōu)選的。因此，在所示的實施例中，壓力傳感器裝置1001包括腔室2，所述腔室2的內部填充有壓力傳遞介質3，所述腔室2被設計成允許環(huán)境壓力到達壓力傳遞介質，該設計依賴于環(huán)境。
[0112]在一示例性實施例中，壓力傳遞介質是氣體。在另一個示例性實施例中，壓力傳遞介質是液體。在又一個示范性實施例中，壓力傳遞介質是一種凝膠。在又一個示范性實施例中，壓力傳遞介質是具有類似于液體性質的壓力傳遞性質的有機硅材料。在又一個示范性實施例中，壓力傳遞介質是具有類似于液體性質的壓力傳遞性質的橡膠材料。在又一個示范性實施例中，壓力傳遞介質是任何上述材料的混合物。在一個優(yōu)選的實施方案中，有利地，該壓力傳遞介質為油狀物。
[0113]在一些應用中，壓力傳遞介質與環(huán)境流體是相同的。在這樣的情況下，該腔室2與周圍環(huán)境開放連通的實施方式是可行的。在壓力傳遞介質與環(huán)境流體不同的情況中，和/或在不希望環(huán)境流體進入腔室2內的情況中，腔室2如圖所示，最好是密封的。雖然腔室2是密封的，腔室2還是具有至少一個窗口4，所述窗口4是至少部分可供壓力波透過，使得，當腔室2浸在環(huán)境流體中時，在腔室2中的壓力傳遞介質3的壓力能對環(huán)境壓力作出響應，S卩，在腔室2中的壓力傳遞介質3的壓力隨環(huán)境壓力而改變。優(yōu)選地，至少在一工作壓力范圍內，在腔室2中的壓力傳遞介質3的壓力正比于環(huán)境壓力，并且理想狀態(tài)下，在腔室2中的壓力傳遞介質3的壓力與環(huán)境壓力基本上是相同的，但是這不是必須的。如果在腔室2中的壓力傳遞介質3的壓力是環(huán)境壓力的函數(shù)，也是足夠的，建立所述函數(shù)可以用于校準壓力傳感器裝置。
[0114]例如，窗口4可以使用膜來實現(xiàn)。膜材料應選擇可與環(huán)境流體和壓力傳遞介質共存、環(huán)境流體和壓力傳遞介質不能滲透、且足夠柔韌可以傳遞壓力的材料。合適的材料包括橡膠或有機硅，或者可以包括金屬箔。
[0115]在腔室2內，設置了一細長的框架50，框架50固定到腔室2上。如圖所示，框架50可具有矩形形狀，具有一第一縱向框架端51和第二縱向框架端52。
[0116]壓力傳感器裝置1001包括兩個基準點11、12，兩個基準點11、12之間限定了沿著連接所述兩個基準點的虛擬直線的方向的操作方向。所述操作方向在圖2A中為水平方向。
[0117]壓力傳感器裝置1001還包括至少一個彈性張力構件40，彈性張力構件40沿著平行于所述操作方向的方向向基準點11、12中的至少一個施加偏置力。如示例性實施例所述，該張力構件40為螺旋彈簧，但其它實施方式也是可行的。張力構件40設于第一基準點11和第一縱向框架端51之間。如圖所示，張力構件40可以設有一個用于調節(jié)張力的調節(jié)螺絲41。
[0118]壓力傳感器裝置1001還包括至少一個連接所述基準點11、12的彈性構件13。在一些實施方案中，該彈性構件13的硬度大于所述彈性張力構件40。但是這并不是必需的。在示出的實施例中，所述彈性構件13包括張緊于所述基準點11、12之間的光纖部分13。
[0119]在示出的實施例中，第二基準點12相對于所述第二縱向框架端52固定。當張力構件40向第一基準點11施加一拉力，也即向彈性部件13施加一拉力時，第二縱向框架端52向彈性部件13施加一相同大小的反作用力，從而彈性構件13產生拉伸。在光纖部分13的實施例中，光纖部分被拉緊成直線。還應當注意的是，在一穩(wěn)定狀態(tài)，在彈性構件13上的力等于在張力構件40上的力。
[0120]壓力傳感器裝置1001還包括至少一個壓力響應組件70,壓力響應組件70與所述彈性構件13并聯(lián)，且壓力響應組件70連接到所述基準點11、12。在圖2A中，只示出了一個壓力響應組件70。壓力響應組件70包括由至少一個壓力響應機構28和至少一個高通(high-pass) 傳力構件 30 組成的串聯(lián)結構。[〇121]壓力響應機構28設以響應所述壓力傳遞介質3的壓力。壓力響應機構28具有兩個彼此相對的相互作用端21、22,相互作用端21、22分別直接或間接地連接到所述第一和第二安裝點11、12。連接這兩個相互作用端21、22的虛擬線作為操作軸23,并且該操作軸23的方向表示為軸向的方向，其平行于所述操作方向。當一凈外力(推或拉)施加在所述兩個相互作用端21、22上時，兩個相互作用端21，22能夠在軸向方向上相對彼此移位。壓力響應機構 28沿操作軸23的長度將在下文中定義為“操作長度”。壓力響應機構具有一特征，就是操作長度是響應于壓力的，即，操作長度是凈外力的函數(shù)。壓力響應機構28設置為用于在平行于所述操作方向的方向上施加拉或推的操作力。
[0122]將參照圖2B和2C進行說明，該壓力響應機構28在功能上包括壓力響應元件20,其與漸進的(progressive)反作用力發(fā)生器機構27并聯(lián)，該并聯(lián)結構連接到兩個相互作用端 21、22〇
[0123]壓力響應元件將外部壓力轉化為機械力。壓力響應元件20可以以多種實施方式來實現(xiàn)。圖2B示出了一實施例，其中，壓力響應元件20包括設于在缸25內的活塞24，而圖2C示出了一實施例，其中，壓力響應元件20包括波紋管26。軸向力分別由外部壓力和缸25或波紋管26內的壓力之間的壓力差產生，且分別因活塞24或波紋管26的橫截表面而增大。
[0124]漸進反作用力發(fā)生器機構27是用于產生隨著相互作用端21、22逐漸增加的位移而增大或減小的反作用力，以使相互作用端21、22在根據(jù)壓力的相互距離上保持基本靜止， 即，壓力響應機構28根據(jù)壓力基本保持靜止于一長度。因此，這個長度代表壓力。這里，漸進反作用力發(fā)生器27表示壓力響應機構28的剛性。如圖2B和2C所示，這樣的漸進反作用力發(fā)生器27可以是并聯(lián)安裝于壓力響應元件20上的螺旋彈簧。
[0125]在一些實施方案中，漸進反作用力發(fā)生器機構27是相鄰于所述壓力響應元件20安裝的一外部部件。也可以是分別圍繞缸25或波紋管26設置螺旋彈簧。也可能是分別在缸25 或波紋管26的內部設置漸進反作用力發(fā)生器機構27。如果缸25或波紋管26,分別填充有氣體，被壓縮的氣體也用作反作用力發(fā)生器。至于波紋管，在一些實施方案中，波紋管的結構有足夠的剛度，從而使?jié)u進反作用力發(fā)生器27能被有效地集成在壓力響應元件20。
[0126]在下文中，對本發(fā)明的實施例作進一步解釋和說明，其中，壓力響應機構28用具有足夠的內在剛度的波紋管來實施，即，具有集成的反作用力發(fā)生器。在一可能的實施例，波紋管優(yōu)選地使用金屬來制。例如，一金屬波紋管可以采用如下方法制得:在心軸上電沉積金屬，再除去心軸材料(例如使用加熱法或化學法)，留下金屬波紋管。波紋管材料、波紋管長度和直徑、以及間距和波紋起伏的深度的選擇是波紋管的設計參數(shù)，由本領域的技術人員是可以理解的，以獲得所需的波紋管特性，特別是硬度。波紋管不必具有圓形橫截面輪廓。
[0127]如上所述，壓力響應機構28具有通過改變其工作長度來響應外界壓力的變化的物理特性。雖然已經描述了一些可以達到這種效果的設計的可選的方法，但是本發(fā)明并不限定于這些可選的方法，因為仍存在很多其他將壓力(變化)轉化為到位移(變化)的可選的方法。
[0128]理想情況下，長度變化基本上與壓力變化成正比。而，在壓力響應機構28的運行可以由以下公式來描述:
[0129]AL= AF/K= ΔΡ.Α/Κ
[0130]其中:
[0131]Δ P表示壓力變化；
[0132]AF表示所導致的施加在響應元件上的軸向力的變化；
[0133]A表示響應元件的橫截面面積；
[0134]K表示響應單元的軸向剛度。
[0135]再次參考圖2A，高通傳力構件30具有兩個可相互移位的部件31、32，當一外部的力(推或拉)施加到部件31、32上時，能夠在一運動方向上相互移位。這個移動方向將被表示為操作軸33。高通傳力構件30具有連接到第一基準點11的所述可相互移位的部件中的第一部件31，還具有連接到所述壓力響應機構28的所述可相互移位的部件中的第二部件32。
[0136]高通傳力構件30有一物理特性，即在所述兩個組件31、32之間的抵抗所述兩個組件31、32相對于彼此發(fā)生位移的與頻率相關的阻力，低頻率時所述阻力較小，高頻率時所述阻力較大。因此，所述兩個組件31、32相對于彼此的位移會在所述兩個組件31、32之間產生一取決于頻率的反作用力。在一些實施方案中，這個反作用力可能與施加在壓力響應機構28上的外部力成正比。在一些實施方案中，該反作用力可能與施加在壓力響應機構28上的外部力改變的速度成正比。在一些實施方案中，這個反作用力可能均與上述兩者成正比。在任何情況下，最終結果將是，所述部件31，32的相互移位將會減慢。因此，高通傳力構件30也可以表示為運動阻尼器。
[0137]鑒于取決于頻率的阻力，高通傳力構件30至少在操作方向上具有與頻率相關的力傳遞特性。尤其地，如果頻率高于頻率閾值，所述壓力響應機構28的操作力將大幅通過所述傳力構件30;如果頻率低于頻率閾值，所述壓力響應機構28的操作力則大幅減少或被阻擋。
[0138]如果由壓力響應機構28施加一連續(xù)的(靜態(tài))力，所述傳力構件30的部件31、32會按照該力緩慢移動，其中，移動速度會反比于施加的力；因此可以理解，傳力構件30不能在延長的時間傳遞靜態(tài)力，且只有當這個力減小到零時，才能達到平衡位置。如果壓力響應機構28以逐級的方式采取一新的操作長度，合力將引起所述傳力構件30的部件31、32緩慢地屈服于該力，使得該力減弱，直到達到一新的穩(wěn)定狀態(tài)下的一新的平衡位置，同時該力已減弱到零。達到平衡位置的所需時間取決于所述阻力，并且將隨著所述阻力增加?！绊憫獣r間常數(shù)”可以定義為所述力削減50 %所需的時間。
[0139]如果由壓力響應機構28施加一交變力，傳力構件30將響應為使其部件以交變的方式相對于彼此移動，但隨著頻率的增加相對運動的幅度會下降。高于特定閾值的頻率，所述相對運動的幅度可以忽略不計，可以視為兩個部件31，32彼此機械地固定在，與交變力的時間上的平均值相應的平衡位置。這意味著，就傳遞長度變化或傳遞力而言，傳力構件30可被視為一高通濾波器，即，在足夠高的頻率下由傳力構件30施加的反作用力等于由壓力響應機構28施加的力。
[0140]為實現(xiàn)力傳遞構件30，有若干種設計是可行的。
[0141]在一些實施例中，傳力構件30包括在填充有流體的缸36內往復運動的活塞35。在一些具體的實施方案中，流體是脹流型流體(dilatant fluid)。在其他一些具體實施方案中，流體是磁流變流體。在又一些其它實施例中，缸36設置有扼流圈，即一小開口，通過它流體可流出或進入缸?；钊?缸組合并不需要有一圓形橫截面輪廓。
[0142]在一些替代的實施例中，傳力構件30包括替代缸36的一線圈和替代活塞35的磁芯，并且通過電磁感應施加一反作用力。
[0143]在一些替代的實施例中，傳力構件30包括壅塞波紋管(choked bellow)。
[0144]但應注意的是，設計者可以通過改變傳力構件30的一個或多個參數(shù)在一寬的數(shù)值范圍內自由設計響應時間常量，例如壓力傳遞介質3的粘度、該裝置的尺寸和附屬元件的剛度。也可以通過調節(jié)張力構件40的張力調整響應時間常量，例如通過調節(jié)構件41來調節(jié)張力構件40。
[0145]壓力傳感器裝置1001的操作如下，在裝置的平衡狀態(tài)下，沒有作用力作用在傳力構件30上，因此，壓力響應組件70不會對第一基準點11施加任何力，而彈性構件13上的張力與彈性構件40上的張力平衡。
[0146]如果該裝置經受著聲壓的變化，高于閾值頻率時，傳力構件30則作為第一基準點11和壓力響應機構28之間的剛性構件。壓力響應機構28將在彈性張力構件40的容許下展示出長度變化以響應壓力變化，彈性張力構件40將呈現(xiàn)相應的但相反的長度變化。
[0147]傳力構件30將基本上不表現(xiàn)出任何長度的變化。如果壓力(瞬時地)增加，該壓力響應機構28將收縮，并且彈性構件40會拉長，從而使得兩個基準點11、12之間的相互距離縮短。相反地，如果壓力(瞬時地)減小，壓力響應機構28將拉長，而彈性構件40會收縮，從而使得兩個基準點11、12之間的相互距離伸長。應當注意的是，響應特性，S卩，距離變化作為壓力變化的函數(shù)，是取決于響應裝置28、彈性構件40和彈性構件13的組合剛度，并且還取決于響應時間常數(shù)。
[0148]當環(huán)境壓力在比聲壓變化周期更大，從而在比響應時間常數(shù)大得多的時間尺度上慢慢改變時，例如由于大氣壓力增加，或因為設備被降低到水中更深的位置，壓力響應機構28將以同樣的方式作出反應，在這個例子中，是通過縮短其長度。然后壓力響應組件70將對第一安裝點11施加一拉力，拉長彈性構件40，而縮短兩個基準點11、12之間的相互距離。然而，這只能在傳力部件30傳遞壓力響應機構28的拉力時，才能保持。但是，隨著時間的過去，施加在傳力構件30上的穩(wěn)定的拉力會導致傳力構件擴張。當傳遞構件30的擴張恰好補償壓力響應機構28的收縮時，達到平衡情況。在這個情況下，彈性構件13僅(再次)被彈性構件40張緊。初始平衡狀態(tài)已經恢復，連同彈性構件13恢復相同的偏置張力，連同兩個基準點11、12恢復相同的相互距離。
[0149]因此，靜壓力變化被完全補償，因此不會導致在兩個基準點11、12之間的相互距離發(fā)生任何變化。此外，在元件28的動作被設計成線性的實施例中，動態(tài)壓力變化的靈敏度保持恒定，與絕對靜態(tài)壓力無關。
[0150]從以上的說明中，已清楚闡述了，濾除低頻率壓力改變后，這兩個基準點11、12之間的相互距離是代表壓力的測量量。壓力傳感器設備還包括用于測量代表壓力的所述基準點11、12之間的實際距離的機構。[〇151]若干測量技術可用于測量所述基準點11、12之間的距離。在本實施方式中，如圖2A 所示，所述測量機構是光學測量機構，并且包括穿過所述腔室2的光纖10,所述光纖10平行于所述操作方向，且相對于所述基準點11、12固定，光纖部分的光學傳感部分18設于所述基準點11、12之間。特別是，在所示實施例中，基準點11、12之間的光纖部分也是前面提到的彈性部件13。此外，在所示實施例中，設于所述基準點11、12之間的光纖部分也是前面提到的彈性構件13。進一步地，在所不實施例中，光學傳感部分18包括至少一個光纖布拉格光柵 (FBG)18〇
[0152] 可以看出的是，光纖10穿過腔室2的壁的小孔延伸，在這些孔中，優(yōu)選應用密封劑5 防止壓力傳遞介質3泄漏。[〇153]上面已經解釋了，張力是在設于所述第一基準點11和第二基準點12之間的光纖13 的拉伸過程產生的。該張力是在圖2A中表示為相反的彼此反向等量的力F1和F2。其結果是， 光纖的這種拉伸導致被拉緊成一條直線。在第一和第二基準點11、12外側的光纖的精確形狀不是必須的，并且，在第一和第二基準點11、12外側的光纖可以是不受張力的。
[0154]光纖的所述拉伸也可以如張緊光纖部分13所示。
[0155]改變所述基準點11、12之間的所述距離，將導致在拉緊光纖部分13的張力變化，繼而將導致FBG18的長度改變，而如上所述且本身是公知的，F(xiàn)BG18的長度改變可以光學測量的。
[0156]在最基本的實施例中，基準點11、12中的一個是相對于框架50固定的，而另一基準點是經由彈性張力構件40連接到該框架50上的。在示例性實施例中，該彈性張力構件40以螺旋彈簧來實施，如所示，但是其它實施方式也是可行的。彈性張力構件40的一重要功能是給張緊的光纖部分13的施加一張力。除此之外，該張力決定了FBG的標稱響應波長。在一些實施例中，提供了一調節(jié)構件(例如一調節(jié)螺釘41)，用于調節(jié)張力。
[0157]圖2A示出了一結構60,當且僅當力的作用方向和位移的方向平行于操作方向時， 結構60代表傳力構件30和彈性張力構件40與第一基準點11的連接件。在此示意圖中，構件 30、40和10并未顯示在一條線上。如果結構60的轉動及其導致的光纖10的彎曲是可以接受的，那么圖2A中簡單的設計是合乎需求的，否則，結構60應當具有額外的導向裝置56,以防止結構60旋轉及其導致的光纖10的彎曲。
[0158]因此，F(xiàn)BG18感測到聲壓變化。進一步，靜壓變化被完全補償，因此不會導致光學響應范圍的任何偏移。
[0159]圖2D是圖2A中設計的變型1002的示意圖。在這些圖的每一個中，傳力構件30連接到第一基準點11，而壓力響應機構28連接到第二基準點12。在圖2A中，彈性張力構件40連接在第一基準點11和基準框架50之間，而第二基準點12相對于該基準框架50固定，而相比較圖2D，其中，該彈性張力構件40連接在第二參考點12和基準框架50之間，而第一間基準點11 相對于基準框架50固定。[〇16〇]圖3是基于本發(fā)明的光學壓力傳感器裝置1003的又一示例性實施例的設計圖，在其中，所述光學壓力傳感器裝置包括兩個彈性張力構件40、340，分別連接在框架和第一基準點11之間，以及框架和第二基準點12之間。運行與上述相同，但是該實施例具有一優(yōu)點，即它對在光纖的長度方向上的機械振動不太敏感，因為安裝在第一和第二基準點U、12之間的元件能夠相對于框架50作為整體振動，而不拉伸光纖13，因此也不與FBG18得到的感測信號發(fā)生干擾。
[0161]在圖2A、圖2D和圖3中，都只示出了平行于張緊的光纖部分13的一個壓力響應組件70。盡管這樣的實施例將確實是可行的，這樣的布置的一潛在的缺點是，光纖可能彎曲。為了改善的穩(wěn)定性，也為了提高靈敏度，優(yōu)選的是所述光學壓力傳感器裝置具有兩個或兩個以上平行于張緊的光纖部分13布置的壓力響應組件，更優(yōu)選的是圍繞光纖10等角間隔布置。
[0162]圖4是基于本發(fā)明的光學壓力傳感器裝置1004的第三個示例性實施例的設計圖，在其中，有兩個壓力響應組件70、470，兩個壓力響應組件70、470相對于光纖10成180°布置，以使得組件的縱向軸線和光纖的縱向軸線在一共同的虛擬平面延伸;這樣的實施例具有一優(yōu)點，垂直于所述虛擬平面測量到的傳感器裝置的橫向尺寸可以很小。值得注意的是，兩個(或更多)壓力響應組件優(yōu)選具有彼此相同的性能，并優(yōu)選具有彼此相同的設計。
[0163]圖4還示出了基于本發(fā)明的光學壓力傳感器裝置的一優(yōu)選的設計特點。為了安裝光纖10，光學壓力傳感器裝置包括第一和第二安裝支架61、62。安裝支架61、62具有基本為T形的設計，具有一中間體63、64和兩個相對的臂，分別是65、66和67、68。中間體63、64彼此相對設置，并且分別與第一和第二安裝點11、12連接。彈性構件40、340分別連接到中間體63、64相對的一側，彈性構件40、340分別大致與光纖部分13成一條直線。兩個壓力響應組件連接到相對的中間體63、64的相對的臂。
[0164]在具有三個或更多平行于光纖排列的壓力響應組件的一實施例中，每個安裝支架可具有三個或更多個臂，或各個臂可以由垂直于中間體63、64的一360°圓盤來代替。
[0165]在圖4中，所示兩個壓力響應組件彼此平行?？商鎿Q地，兩個壓力響應組件可以彼此反向平行。
[0166]應該注意的是，在一些實施例中，光學壓力傳感器裝置具有彼此平行布置的兩個(或更多)的壓力響應組件一些實施方案中，這些組件中的相應的部件相互機械連接。
[0167]在圖2A、圖2D、圖3和圖4中，每個壓力響應組件70僅包括一個壓力響應機構28和僅一個運動阻尼器30。為了改善壓力的靈敏度，也為了減小對縱向結構振動的敏感性，也為了減小部件成本，優(yōu)選的是每一個壓力響應組件70相對于一想象的橫向平面對稱。圖5A — 5F是基于本發(fā)明的光學傳感器裝置的第四個示例性實施例的設計變形圖，其中每個壓力響應組件總是鏡面對稱的。
[0168]在圖5A中，每個壓力響應組件包括相互串聯(lián)的兩個壓力響應機構，而兩個傳力構件設于這兩個壓力響應機構的相對兩側。這兩個壓力響應機構可以由一壓力響應機構來代替，如圖5B所示。
[0169]在圖5C中，每個壓力響應組件包括相互串聯(lián)的兩個傳力構件，而兩個壓力響應機構設于兩個運動阻尼器的相對兩側。這兩個傳力構件可由一傳力構件代替。
[0170]在圖5C中，兩個傳力構件各自以一活塞/缸組合來實施，兩個缸相互連接。圖5D示出了一類似的實施方案，不過這個實施方案中兩個活塞相互連接。圖5E示出了一相當于圖5C的實施例，其中，兩個缸結合為包含兩個相對設置的活塞的單個缸。[0171 ]在這樣的對稱式設計中，每個分支的中心應該保持原地不動，以使得將這個中心固定在框架50上，使得穩(wěn)定性增強。圖5F示出了相當于圖5B的一實施例，其中，中間的波紋管的中心固定于框架上。另外，也可以考慮兩個波紋管的串聯(lián)連接，一波紋管和另一波紋管的內部的流體連通。
[0172]在圖4、圖5A、圖5B、圖5F的實施例中，兩個傳力構件各自以一活塞/缸組合來實施， 其中，缸與安裝有光纖10的支架61、62連接。在替代的實施例中，如圖5G所示另一相當于圖 5F的實施例的實施例，傳力構件的方向反轉，使得活塞與安裝有光纖10的支架61、62連接， 而缸與各自的壓力響應機構連接。同時保持橫向對稱，在一些實施方案中，如圖6所示，兩個 (或更多)的傳力構件由單個公共的傳力構件代替，所述公共的傳力構件具有單個公共的缸和單個公共的活塞，所述公共的缸與所有壓力響應機構連接，所述公共的活塞上安裝有光纖10和張力構件40。如果此公共的缸的直徑比兩個(或多個)壓力響應機構之間的徑向距離更小，如在圖6所示情況下，這個公共的缸具有用于連接兩個(或多個)壓力響應機構的安裝法蘭。應該注意的是，就光纖10和彈簧40之間的連接件而言，支架61的功能被公共的活塞接替，而且，就壓力響應機構之間的連接件以及光纖10和彈簧40之間的連接點而言，各個傳力構件和安裝臂65、66的功能被公共的缸和安裝法蘭接替。
[0173]圖7示意性示出了按照本發(fā)明實現(xiàn)的一地震勘探系統(tǒng)4000。地震勘探系統(tǒng)4000包括纜線4100的陣列4001，陣列4001表示為“拖纜”。陣列4001由船4002牽引著。各個纜線的相互距離約為50米。每根纜線4100,其長度為數(shù)公里，可以是纜線的一個整體長度，但通常一纜線包括彼此相互連接的多個纜線段4110,以便能夠容易地調整纜線長度。每個纜線4100 包括沿其長度布設的多個傳感器4111，傳感器4111的相互距離約為幾米。如圖所示，每個纜線段4110可以只包括一個傳感器4111，或者可以包括兩個或更多個傳感器。每根纜線4100 具有設于纜線段4110之間的功能單元，例如所謂的“鳥”(已是公知的)，用于控制在水中拖纜的水平。[〇174]傳感器可以都具有彼此相同的設計，但是這不是必須的。在?；蚝Ｑ笊蠄?zhí)行反射地震學，通過聲脈沖發(fā)生器機構在水面或靠近水面產生聲脈沖，聲脈沖發(fā)生器機構是常規(guī)的，為了簡潔，聲脈沖發(fā)生器機構在圖中未示出。反射的聲波，作為壓力波在水傳播，被壓力傳感器4111感測到。從傳感器4111發(fā)出的測量信號沿拖纜4100傳輸?shù)教幚硌b置4003,如實施例中所示，處理裝置4003設在船4002上?？商娲?，這樣的處理裝置4003可以設于纜線段 4110之間的一單元上。
[0175]在以水作為波導介質的情況下，本發(fā)明的壓力感測設備的一有利的示例性應用是在海底壓力監(jiān)測。圖8示意性地示出了海底壓力監(jiān)測系統(tǒng)5000,其包括鋪設于海床B的纜線 5001和多個傳感器5002。如果目的是定點監(jiān)測，系統(tǒng)可選地可以僅包括一個傳感器。
[0176]如圖10所示，本發(fā)明的壓力感測設備的另一有利的示例性應用是在海洋底部節(jié)點 7000。這種節(jié)點包括給設備供電的電池7004,所述設備包括至少一個傳感器7002、用于接收和處理傳感器7002輸出的光信號(可以是一反射光束或激光光束)的處理裝置7003和用于將測量結果無線傳輸給一些遠程位置的發(fā)射機7005。
[0177]波導介質也可以是空氣(或其他氣體)。圖9示意性地示出了聲音檢測系統(tǒng)6000,其包括一擴音器6001，所述擴音器6001包含至少一個用于檢測空氣中壓力波的光學空氣壓力傳感器裝置6002。
[0178]在實施例的變形中，在傳感器的功能部件相對于腔室2安裝和固定的情況下，一單獨的框架可以被省略，或者框架50可以與腔室2—體化。在任何情況下，單獨的框架50的存在有利于部件安裝到所述框架上之后，組裝好的框架及部件將被安裝到所述腔室內。如果，不使用硬質固定，框架50被柔性連接到所述腔室2，振動靈敏度可進一步減小。
[0179]此外，不使用油3來填充腔室2，其他適用的液體、凝膠、氣體等均可使用。
[0180]更進一步地，在上面，本發(fā)明已經針對FBG構件進行說明。然而，本發(fā)明可以與任何類型的光纖感測構件結合實施，所述光纖感測構件依據(jù)和代表應變和/或光纖的感測部分的長度變化產生輸出信號。
[0181]進一步，雖然本發(fā)明在反射地震學領域的合理性已經在前面說明了，但是本發(fā)明所述的傳感器的適用范圍并不局限于此領域。在任何想要感測壓力波的情況下，這樣的傳感器都是有用的。波導介質的性質不是至關重要的。本發(fā)明也不局限于海底應用，本發(fā)明可應用于大的直流背景下檢測交變的壓力，特別是聲音的各種情況。
[0182]至于張力構件40，應當注意的是，根據(jù)不同的測量裝置的性質，由張力構件施加的公稱張力或偏壓張力可以等于零。在包括光纖的實施方案中，這種偏差張力通常高于零。
[0183]至于所述壓力傳感裝置的窗口，應該注意的是，窗口可能是打開的也可能是封閉的。在一封閉的窗口的情況下，如果窗口被通過柔性構件封閉是有利的，例如是膜，可以承受由于擴展或收縮活塞或波紋管導致的體積變化。
[0184]本領域技術人員應清楚本發(fā)明并不局限于上面討論的示例性實施例，如所附權利要求限定的本發(fā)明的保護范圍內的一些變形和修改也是可行的。即使某些特征記載在不同的從屬權利要求中，本發(fā)明還涉及一共同包括這些特征的實施例。在權利要求中的任何參考符號不應當被解釋為限制該權利要求的范圍。
【主權項】
1.一種壓力傳感器裝置(1001 ； 1002 ； 1003 ； 1004 ； 1005)，包括: 一兩個基準點(11、12)，在其之間限定了沿著連接所述基準點的虛擬直線的操作方向；一至少一個彈性張力構件(40)，用于向所述基準點(11、12)中的至少一個施加張力，所述張力的方向平行于所述操作方向； 一至少一個壓力響應組件(70)，所述壓力響應組件(70)與所述彈性構件(13)并聯(lián)，且與所述基準點(U、12)連接，所述或每一個壓力響應組件(70)包括由至少一個壓力響應機構(28)和至少一個高通傳力構件(30)組成的串聯(lián)結構； 其中，壓力響應機構(28)具有一平行于所述操作方向的操作長度，所述操作長度響應于壓力，所述操作長度設置為用于施加平行于所述操作方向的拉或推的操作力;且， 其中，高通傳力構件(30)設置為使頻率高于閾值頻率的所述操作力大幅通過，并大幅減弱或阻擋頻率低于閾值頻率的所述操作力； 一光學測量機構，用于測量代表待檢測的壓力的所述基準點之間的實際距離。2.根據(jù)權利要求1所述的壓力傳感器裝置，還包括: 一填充有壓力傳遞介質(3)的腔室(2)，所述腔室(2)適于浸沒在流體中，并具有至少一個窗口(4)，窗口(4)轉移至少部分的在所述流體中的壓力波； 一其中，所述壓力響應機構(28)設于所述腔室(2)內，并且響應于所述壓力傳遞介質(3)的壓力。3.根據(jù)權利要求2所述的壓力傳感器裝置，其中，所述壓力傳遞介質包括一種液體。4.根據(jù)權利要求1所述的壓力傳感器裝置，還包括至少一個連接所述基準點(11、12)的彈性構件(13)，其中所述彈性構件(13)包括張緊于所述基準點(11、12)之間的光纖部分(13)。5.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的壓力傳感器裝置，其中，所述測量裝置包括張緊于所述基準點(11、12)之間的光纖部分(13)。6.根據(jù)權利要求5所述的壓力傳感器裝置，其中，所述光纖部分(13)包括光學感測部(18)。7.根據(jù)權利要求6所述的壓力傳感器裝置，其中，所述光學感測部(18)包括至少一個光纖布拉格光柵(18)。8.根據(jù)權利要求7所述的壓力傳感器裝置，其中，所述光纖布拉格光柵包括用于反射外部探詢光束的一波段的反射器。9.根據(jù)權利要求6所述的壓力傳感器裝置，其中，所述光學感測部(18)包括一光纖激光器的一部分。10.根據(jù)權利要求1所述的壓力傳感器設備，還包括: 一一框架(50)，具有第一框架端(51)和一縱向相對的第二框架端(52); 一其中，所述張力構件(40)連接于所述兩個基準點(11、12)之一和所述兩個框架端之一的之間。11.根據(jù)權利要求4或5所述的壓力傳感器裝置，還包括: 一一框架(50)，具有第一框架端(51)和一縱向相對的第二框架端(52); 一其中，所述張力構件(40)與由所述壓力響應組件(70)和所述光纖部分(13)組成的并聯(lián)結構串聯(lián)。12.根據(jù)權利要求1所述的壓力傳感器裝置，其中，所述壓力響應機構(28)包括具有壓 力響應構件(20 )，壓力響應構件(20)具有漸進反作用力發(fā)生器機構(27)。13.根據(jù)權利要求1所述的壓力傳感器裝置，其中，所述壓力響應構件(20)包括設于缸(25)內的活塞(24)。14.根據(jù)權利要求1所述的壓力傳感器裝置，其中，所述壓力響應構件(20)包括波紋管(26)〇15.根據(jù)權利要求1所述的壓力傳感器裝置，其中，所述壓力響應構件(20)包括一布爾登管。16.根據(jù)上述權利要求1 一5中任一項所述的壓力傳感器裝置，其中，所述張力構件(40) 連接于所述兩個基準點之一(11)和第一框架端(51)之間，且其中所述兩個基準點中的另一 個(12)相對于相對的第二框架端(52)固定。17.根據(jù)上述權利要求1 一 15任一項所述的壓力傳感器裝置，其中，第一張力構件(40) 連接于所述兩個基準點之一(11)和第一框架端(51)之間，且其中第二張力構件(340)連接 于所述兩個基準點中的另一個(12)和相對的第二框架端(52)之間。18.根據(jù)上述權利要求4 一 17任一項所述的壓力傳感器裝置，包括兩個并聯(lián)的壓力響應 組件(70)，其中，所述兩個壓力響應組件(70)和所述彈性構件(13)設于同一虛擬平面。19.根據(jù)上述權利要求4 一 17任一項所述的壓力傳感器裝置，包括三個或更多個并聯(lián)的 壓力響應組件(70 )，其中，所述壓力響應組件(70)圍繞所述彈性構件(13)布設。20.根據(jù)上述權利要求1 一 17任一項所述的壓力傳感器裝置，其中，所述壓力響應組件 布置為具有彼此等角間隔的環(huán)形結構。21.根據(jù)上述權利要求1 一20任一項所述的壓力傳感器裝置，其中，在縱向上，每個壓力 響應組件(70)相對于一虛擬橫向平面呈鏡面對稱。22.根據(jù)權利要求21所述的壓力傳感器裝置，其中，每個壓力響應組件(70)包括串聯(lián)于 兩個傳力構件(30)之間的壓力響應機構(28)。23.根據(jù)權利要求22的所述的壓力傳感器裝置，其中，所述壓力響應組件(70)的中心部 分相對于所述框架(50)固定。24.根據(jù)權利要求21所述的壓力傳感器裝置，其中，每個壓力響應組件(70)包括由串聯(lián) 于兩個傳力構件(30)之間的兩個壓力響應機構(28)所組成的串聯(lián)結構。25.根據(jù)權利要求24所述的壓力傳感器裝置，其中，所述兩個壓力響應機構(28)之間的 一點相對于所述框架(50)固定。26.根據(jù)權利要求21所述的壓力傳感器裝置，其中，每個壓力響應組件(70)包括由串聯(lián) 于兩個壓力響應機構(28)之間的兩個傳力構件(30)所組成的串聯(lián)結構。27.根據(jù)權利要求26所述的壓力傳感器裝置，其中，每個傳力構件(30)包括在填充有流 體的缸(36)內往復運動的活塞(35)。28.根據(jù)權利要求27所述的壓力傳感器裝置，其中，所述兩個傳力構件(30)的兩個活塞連接在一起。29.根據(jù)權利要求27所述的壓力傳感器裝置，其中，所述兩個傳力構件(30)的兩個缸連接在一起。30.根據(jù)權利要求21所述的壓力傳感器裝置，包括: 一第一傳力構件(30)，其包括在第一缸(36)內往復運動的第一活塞(35)，其中，所述第一活塞(35)的第一端與所述兩個安裝點之一(11)連接，且其中，所述第一活塞(35)的相對的第二端通過第一張力構件(40)與所述框架(50)連接； 一第二傳力構件(30)，其包括在第二缸(36)內往復運動的第二活塞(35)，其中，所述第二活塞(35)的第一端與所述兩個安裝點中的另一個(12)連接，且其中，所述第二活塞(35)的相對的第二端通過第二張力構件(340)與所述框架(50)連接； 一至少一個具有第一端和第二端的壓力響應機構(28)，其中，所述或每一個壓力響應機構(28)的第一端與第一缸(36)連接，而所述或每一個壓力響應機構(28)的第二端與第二缸(36)連接。31.用于勘探的拖纜段(4110)，包括至少一個如上述權利要求中任一項所述的壓力傳感器裝置(1001 ； 1002 ； 1003 ； 1004; 1005)。32.用于勘探的拖纜(4100)，其包括至少一個如上述權利要求中任一項所述的壓力傳感器裝置(1001 ； 1002 ； 1003 ； 1004; 1005)。33.拖纜陣列(4001)，其包括兩根或更多根如權利要求32所述的拖纜(4100)。34.勘探系統(tǒng)(4000)，其包括至少一根如權利要求32所述的拖纜(4100)或如權利要求33所述的拖纜陣列(4001)、用于牽引拖纜(4100)或拖纜陣列(4001)的船(4002)，以及用于接收和處理傳感器裝置(4111)發(fā)出的測量信號的處理裝置(4003)。35.鋪設于海床(B)、用于海底壓力監(jiān)測或水下聲探測的纜線(5001)，所述纜線(5001)包括至少一個如上述權利要求中任一項所述的壓力傳感器裝置(1001; 1002; 1003; 1004;1005;2002)。36.海洋底部節(jié)點(7000)，包括至少一個傳感器(7002)、接收和處理所述傳感器(7002)發(fā)出的光輸出信號的處理裝置(7003)、用于無線傳輸測量結果的發(fā)射器(7005)，以及用于給處理裝置(7003)和發(fā)射器(7005)供電的電池(7004)，其中，所述傳感器(7002)是如上述權利要求中任一項所述的壓力傳感器裝置(6002; 1001; 1002; 1003; 1004; 1005)。37.擴音器(6001)，其包括至少一個如上述權利要求中任一項所述的壓力傳感器裝置(6002；1001；1002；1003；1004;1005)。38.一種影響光纖的光學特性的方法，該方法包括: 以恒定的張力張緊其中含有至少一個FBG的光纖； 當光纖在流體中從第一平均壓力區(qū)移動至第二平均壓力區(qū)時，保持恒定的張力； 將壓力傳遞介質與流體隔離； 向壓力傳遞介質傳遞至少一部分的壓力波； 產生一響應所述傳遞的力； 使光纖的長度沿直線路徑改變，以響應這個力。39.根據(jù)權利要求38所述的方法，其中，所述張緊的步驟包括將光纖的第一部分安裝到框架上，將光纖的第二部分安裝到彈性構件上，所述彈性構件與所述框架連接，其中，所述光纖張緊成一條直線。40.根據(jù)權利要求38所述的方法，其中，所述改變光纖的長度的步驟包括向連接到所述彈性部件的結構構件施加力的步驟。41.根據(jù)權利要求40所述的方法，其中，所述保持恒定的張力的步驟包括:為了響應從第一平均壓力區(qū)到第二平均壓力區(qū)的平均壓力改變，調整所述結構構件的張力。42.—種影響光纖的光學性質的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:張緊裝置，用來以恒定的張力張緊其中含有至少一個FBG的光纖；保持恒定張力的裝置，用于在光纖在流體中從第一平均壓力區(qū)移動至第二平均壓力區(qū) 時，保持恒定的張力；隔離的裝置，用于將壓力傳遞介質與流體隔離；傳遞的裝置，用于向壓力傳遞介質傳遞至少一部分的壓力波；產生力的裝置，用于響應所述傳遞；改變光纖長度的裝置，使光纖的長度沿直線路徑改變，以響應這個力。43.根據(jù)權利要求42所述的系統(tǒng)，其中，所述拉緊裝置包括:用于將光纖的第一部分安裝到框架上的安裝機構，以及用于將光纖的第二部分安裝到彈性構件上的安裝機構，所述彈性構件與所述框架連 接，其中，所述光纖張緊成一條直線。44.根據(jù)權利要求42所述的系統(tǒng)，其中，所述隔離的裝置包括將框架封閉在其中的腔室。45.根據(jù)權利要求44所述的系統(tǒng)，其中，所述傳遞的裝置包括設于腔室的一窗口，所述窗口覆蓋有柔性膜。46.根據(jù)權利要求42所述的系統(tǒng)，其中，所述用于產生力的裝置包括響應壓力變化而改 變其長度的元件，其中，所述元件按縱長方向連接于結構構件中。47.根據(jù)權利要求46所述的系統(tǒng)，其中，所述元件包括連接在結構構件的長度上的波紋管。48.根據(jù)權利要求46所述的系統(tǒng)，其中，所述元件包括駐留在缸內的活塞，所述缸連接 在結構構件的長度上。49.根據(jù)權利要求46所述的系統(tǒng)，其中，所述改變光纖長度的裝置包括一附接裝置，用 于將結構構件附接至光纖。50.根據(jù)權利要求48所述的系統(tǒng)，其中，所述附接裝置包括附接至結構構件和附接至彈 性構件的連接元件。51.根據(jù)權利要求48所述的系統(tǒng)，其中，所述保持的裝置包括調節(jié)結構構件的張力的機 構，用于響應從所述第一平均壓力區(qū)至所述第二平均壓力區(qū)的平均壓力的變化。52.根據(jù)權利要求49所述的系統(tǒng)，其中，所述調節(jié)結構構件的張力的機構包括駐留在沿 著結構構件長度方向設置的缸內的活塞。53.用于進行地震勘探的方法，該方法包括以下步驟:在海洋布設光纖；在所述海洋生成聲學壓力波；通過所述光纖接收所述聲學壓力波；當使用如權利要求38 — 41任一項所述的方法時，影響所述光纖的光學性質以響應接收 到的聲學壓力波。54.用于進行地震勘探的方法，該方法包括以下步驟:在拖纜中設置多個光纖； 在海洋中布設所述拖纜； 在所述海洋中生成聲學壓力波； 通過至少一根所述光纖接收聲學壓力波； 當使用如權利要求38 — 41任一項所述的方法時，影響所述光纖的光學性質以響應接收到的聲學壓力波。55.用于進行地震勘探的方法，該方法包括以下步驟: 提供多個拖纜，每個拖纜包括多個光纖； 將所述拖纜排成陣列； 將所述拖纜陣列布設于海洋中； 在所述海洋中生成聲學壓力波； 通過至少一根所述光纖接收聲學壓力波； 當使用如權利要求38 — 41任一項所述的方法時，影響所述光纖的光學性質以響應接收到的聲學壓力波。56.根據(jù)權利要求54或55所述的方法，還包括分別將所述拖纜或拖纜陣列牽引于所述海洋中。57.根據(jù)權利要求56所述的方法，還包括:測量所述光纖的光學特性，以及接收和處理來自所述光纖的測量信號。58.用于海底壓力監(jiān)測的方法，該方法包括以下步驟: 在纜線中配置多根光纖； 將所述纜線設于海床； 通過至少一根所述光纖接收聲學壓力波； 當使用如權利要求38 — 41任一項所述的方法時，影響所述光纖的光學性質以響應接收到的聲學壓力波。59.水下聲學檢測的方法，該方法包括以下步驟: 在纜線中配置多根光纖； 在海床設置多根所述纜線； 通過至少一根所述光纖接收聲學壓力波； 當使用如權利要求38 — 41任一項所述的方法時，影響所述光纖的光學性質以響應接收到的聲學壓力波。60.水下聲學檢測的方法，該方法包括以下步驟: 在一海洋底部節(jié)點中設置光纖； 在海床布設所述底部節(jié)點； 通過所述光纖接收聲學壓力波； 當使用如權利要求38 — 41任一項所述的方法時，影響所述光纖的光學性質以響應接收到的聲學壓力波； 測量所述光纖的光學特性； 接收和處理來自所述光纖信號的測量信號； 無線傳輸測量結果。61.拾取聲音的方法，該方法包括以下步驟:在空氣中布設光纖；通過所述光纖接收聲波；當使用如權利要求38 — 41任一項所述的方法時，影響所述光纖的光學性質以響應接收 到的聲波。62.在介質中感測壓力的方法，該方法包括以下步驟:一設置兩個基準點(11、12);一在所述兩個基準點(11、12)之間連接至少一個彈性構件(13);一在所述彈性構件(13)上施加一張力；一在所述介質中接收壓力波；一產生響應于介質中的瞬時壓力的壓力響應力；一高通過濾所述壓力響應力，以獲得過濾的響應力；一從張力中減去所述過濾的響應力；一光學測量代表要被感測的壓力的所述基準點(11、12)之間的實際距離。63.根據(jù)權利要求62所述的方法，其中，所述彈性構件(13)包括包含有光纖布拉格光柵 (18)的光纖。64.在介質中感測壓力的方法，該方法包括以下步驟:一設置兩個基準點(11、12);一在所述介質中接收壓力波；一產生響應于介質中的瞬時壓力的壓力響應力；一高通過濾所述壓力響應力，以獲得過濾的響應力；一向所述基準點(11、12)中的至少一個施加過濾的響應力；一光學測量代表要被感測的壓力的所述基準點(11、12)之間的實際距離。
【文檔編號】G01L1/24GK106030269SQ201480073596
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2014年11月18日
【發(fā)明人】W·德容, G·E·諾珀斯, D·M·卡拉巴卡克, B·莫爾布洛克
【申請人】輝固技術有限公司