用于检测液体中的压力波的传感器的制造方法

用于检测液体中的压力波的传感器的制造方法
【专利摘要】一种光学压力传感器装置(1)，其包括：?腔室(2)，其填充有压力传递介质及具有对压力波透明的至少一个窗口(4)；?光纤(7)，其带有光纤布拉格光栅(8)；?第一压敏安装组件(100)，其被设置在腔室内并且保持光纤；?第二压敏安装组件(200)，其被设置在腔室内，保持光纤。?第一压敏安装组件、第二压敏安装组件以及静压补偿组件(300)包括被设置在光纤(7)的相对侧上的成对的波纹管?静压补偿组件的波纹管(310、320)具有通过扼流器通道(314、324)与腔室中的压力传递介质流体连通的内部在并且具有非常低的静态刚度。
【专利说明】
用于检测液体中的压力波的传感器
技术领域
[0001]本发明总体上涉及一种用于检测流体特别是液体中的压力波的传感器。
【背景技术】
[0002]在下列说明中，最广义地使用术语。
[0003]特别地:
[0004]-术语“海”被用于指示任何合适的水体，无论通过名字它将被表示为海或海洋或甚至河流或水道；
[0005]-术语“船”被用于表示在海中或在海面上行驶的任何合适的拖拽装置，而不考虑其推进系统、不考虑其控制系统且不考虑船员的存在。
[0006]在反射地震学领域中，声脉冲在海的上部区域(约5米-约100米的深度)处产生，反射的声信号被测量和分析。这项技术用于例如用于映射海床和用于开采石油和天然气，在这种情况下床表以下的结构将被映射。
[0007]声波在水中作为压力波传播并且由压力传感器检测。在实际的设置中，多个大型传感器沿着数公里长的线缆的长度以几米的相互距离排列。线缆被拖拽在船后的水中；这种拖拽线缆也被表示为“拖缆(streamer)”。来自传感器的测量信号沿着拖缆传播至可能或不可能位于船上的处理设备。在实践中，船将拖拽彼此平行的、以约50米的相互距离多个这种拖缆。总之，成千上万的压力传感器的测量阵列将运转。
[0008]在典型的现有技术示例中，压力传感器被实施为包括压电晶体的压电元件。压力变化导致压电晶体收缩或膨胀，这依次使压电晶体产生电信号。在这种情况下，为了传输这些电信号，拖缆需要包含通常由铜制成但可选地由铝制成的导电线。为了保持信号损失低，导线必须是相对地厚。可选地或另外地，这种拖缆需要包括用于合成和多路复用或数字化传感器信号的数据采集单元。上述情况也适用于其它类型的拖缆，其中压力传感器产生电信号。
[0009]已经建议用光信号替换电信号。这将允许用光纤替换铜信号线。已经建议无源传感器代替本身产生光信号的有源传感器。短语“无源”在上下文中是指这种传感器的光学属性响应于周围参数的变化而变化，光学属性可通过用光访问传感器来测量。已经在这个方面证明了其自身的无源光学元件是所谓的光纤布拉格光栅(FBG)反射器。
[0010]FBG反射器由光纤组成，其中在一些位置，一系列材料改性纵长地设置在光纤中。一般地，光纤的光学属性沿着长度恒定，其中光学属性包括折射率。然而，这种材料改性具有略微不同的折射率。在相互相同的距离处的多个这种材料改性表现为通常用于小波段的反射的光栅。当使光脉冲进入光纤时，绝大多数波长都将通过光栅位置但是在小波段内的光会被反射。在光纤的输入端，反射的光脉冲会被接收，光脉冲的波长表示连续的材料改性之间的相互距离。
[0011]这种FBG反射器传感器通常对(局部)应变敏感。应变的变化导致包括布拉格光栅的连续材料改性之间的距离变化的光纤长度的变化。这依次地转化为反射光的波长。
[0012]值得注意的是，FBG反射器本身是已知的并且FBG反射器在拖缆中的用途本身也是已知的。这方面参照例如美国专利申请2011/0096624和2012/0069703。此外，因为本发明并不旨在提供改进的光纤或改进的FBG，所以，当本发明能够使用带有与当前配置的类型相同的FBG反射器的光纤实施时，具有FBG反射器的光纤的设计和制造的更详细说明在此被省略。
[0013]将被感测的声波是在海水中的压力波。因为FBG反射器主要对纵向应变变化敏感，所以作为敏感元件的具有FBG反射器的压力传感器需要具有用于将周围压力变化转换至光纤应变变化的装置。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种适合用于测量在海洋测量和开采中使用的拖缆中的水压力波的具有作为感测元件的FBG反射器的压力传感器装置。然而将注意的是，这压力传感器装置也可在其它应用中有用。
[0014]压力传感器装置应满足涉及在拖缆中应用的特定条件。鉴于拖缆的通用设计和尺寸，压力传感器装置应具有尽可能小，优选地小于几个厘米的横截面。为了良好的测量结果，压力传感器装置应尽可能地对声压力信号即在IHz-几十kHz的频率范围内的压力变化敏感，注意的是关注的频率范围取决于实际的应用。另一方面，拖缆可不仅在靠近海平面也可以在例如40m或更大的深度处使用，而传感器的其它应用将需要在大体上更大深度处的使用性，因此，压力传感器装置应该是对叠加在可在O-约10巴(量规)或更大范围内变化的静态背景压力上的非常小的压力变化敏感。更进一步地，因为拖缆被拖拽穿过水，振动和噪音产生在拖缆中，所以压力传感器装置应优选地对这种类型的干扰具有低的灵敏度。
[0015]进一步地，压力传感器装置应该是稳健的。海洋测量是优选地在几个月时间段内几乎连续地执行的操作，且拖缆应该正常地运行而无需在这段时间内维护或维修。进一步地，在使用中，传感器需要能够承受“处理”，即拖缆的部署和撤离。进一步地，在从商家至最终目的地的运输过程中，压力传感器装置应该能够承受约从-40°C至约+60°C范围的温度。
[0016]进一步地，压力传感器装置应该较小。拖缆的应用是指对于压力传感器装置只存在有限的可用空间，且这特别适用于横截面。美国专利申请2004/0184352公开了一种光纤被紧密缠绕在中空芯轴上的设计，其中压力变化导致芯轴直径的变化，从而导致光纤长度的变化，但是这种设计具有一些缺点。一个缺点涉及缠绕光纤显然使其有必要弯曲光纤的事实。然而，弯曲的曲率半径应该不低于使芯轴的直径最小的特定最小值，其依次转换至拖缆的相对大的直径。然而对于拖缆，期望尽可能地减小直径，因为这将导致更少的材料、更少的重量、更小的拖拽和更低的操作成本。更进一步地，在美国2004/184352的设计中，由于声波的激发，操作依赖于在FBG感测元件之间的光纤长度的变化。但是光纤的长度也由于机械诱导的激发和由于线缆中的应变的变化而改变。线缆中的应变因为“急拉”应力和涌浪而变化。这导致背景噪声。
[0017]进一步地，在美国2004/0184352的设计中，操作依赖于当中空芯轴受到增加的外部压力时，其内部容积与压力的增加成比例减小的事实。如果芯轴的轴长度没有变化，则实现最佳响应，但是即使那样，与光纤长度的变化成比例的圆周变化的响应仅与压力变化的平方根成比例。进一步地，对于光纤随着这种长度增加而减少直至预期的最高的压力，使其有必要的在高应变条件下光纤缠绕芯轴。
[0018]本发明所提出的设计，操作主要基于当压力增加时，增加FBG感测元件的长度。FBG感测元件较短并且实施例是可能的，其中FBG感测元件被机械地隔离使得它对线缆中的应变不敏感。光纤中的最高应变在最深的水下位置处即在最高的压力条件下是预期的。
[0019]在一方面，本发明涉及一种光学压力传感器装置，其包括:
[0020]-填充有压力传递介质优选油的腔室，腔室适于浸入流体中且具有对在这种流体中的压力波至少部分透明的至少一个窗口；
[0021 ]-光纤，其纵向延伸穿过腔室，光纤包括光纤布拉格光栅；
[0022]-框架，其具有第一框架端和纵向相对的第二框架端；
[0023]-至少一个第一压敏安装组件，其被设置在腔室内并且固定至第一框架端，第一压敏安装组件具有在光纤的纵向方向上可移位的第一光纤安装部，第一压敏安装组件进一步包括被插在第一光纤安装部和第一框架端之间邻近光纤的至少一个轴向压力响应元件。
[0024]光纤在光纤布拉格光栅的一侧处的一个固定点处被固定至第一光纤安装部。至少在常规操作中，第一光纤安装部将朝向所述第一框架端的拉力施加在光纤上，拉力随着所述压力传递介质的压力变化而变化使得压力的增加引起拉力的增加。
[0025]光纤可在光纤布拉格光栅的相对侧处相对于第一固定点的第二固定点处被固定至与第一框架端相对的第二框架端。
[0026]在特定的实施例中，光学压力传感器装置进一步包括
[0027]-第二压敏安装组件，其被设置在腔室内且固定至第二框架端，第二压敏安装组件具有在光纤的纵向方向上可移位的第二光纤安装部，第二压敏安装组件进一步包括被插在第二光纤安装部和第二框架端之间邻近光纤的至少一个轴向压力响应元件。
[0028]光纤在光纤布拉格光栅的相对侧处相对于第一固定点的第二固定点处被固定至第二框架端。。至少在常规操作中，第二光纤安装部将朝向所述第二框架端的拉力施加在光纤上，第二拉力随着所述压力传递介质的压力变化而可变化使得压力的增加引起第二拉力的增加。
[0029]在另一个特定的实施例中，光学压力传感器装置进一步包括
[0030]-至少一个静压补偿组件，其被设置在腔室内并且固定至第二框架端，静压补偿组件具有在光纤的纵向方向上可移位的第二光纤安装部，静压补偿组件进一步包括被插在第二光纤安装部和第二框架端之间邻近光纤的至少一个轴向压力补偿元件。
[0031 ]光纤在光纤布拉格光栅的相对侧处相对于第一固定点的的第二固定点处被固定至第二光纤安装部。轴向压力补偿元件的轴向刚度是所述压力传递介质的压力的函数使得刚度对于高频率的压力变化较高而对于低频率压力变化以及静压情况较低。
[0032]在另一特定实施例中，光学压力传感器装置进一步包括
[0033]-静压补偿组件，其被设置在腔室内并且固定至第二框架端，静压补偿组件包括与光纤邻近设置的至少一个轴向压力补偿元件；
[0034]-第二压敏安装组件，其被设置在腔室内并且被固定至静压补偿组件，第二压敏安装组件具有在光纤的纵向方向上可移位的第二光纤安装部，第二压敏安装组件进一步包括被插在第二光纤安装部和静压补偿组件之间邻近光纤的至少一个轴向压力响应元件。
[0035]光纤在光纤布拉格光栅的相对侧处相对于第一固定点的第二固定点处被固定至第二光纤安装部。至少在常规操作中，第二光纤安装部将朝向所述第二框架端的第二拉力施加在光纤上，第二拉力随着所述压力传递介质的压力变化而可变化使得压力的增加引起第二拉力的增加。轴向压力补偿元件的轴向刚度是所述压力传递介质的压力的函数使得刚度对于高频率的压力变化较高而对低频率压力变化以及静压情况较低。
[0036]光学压力传感器装置可进一步包括具有被固定至静压补偿组件的轴向压力补偿元件的一端和具有被固定至第二压敏安装组件的第二压力响应元件的相对端的中间安装部，中间安装部进一步包括具有允许光纤在不接触中间安装部的情况下穿过的通道。
[0037]在另一特定实施例中，光学压力传感器装置进一步包括
[0038]-第二压敏安装组件，其被设置在腔室内并且固定至第二框架端，第二压敏安装组件包括邻近光纤设置的至少一个轴向压力响应元件；
[0039]-静压补偿组件被设置在腔室内并且固定至第二压敏安装组件，静压补偿组件具有在光纤的纵向方向上可移位的第二光纤安装部，静压补偿组件进一步包括被插入在第二光纤安装部和第二压敏安装组件之间的邻近光纤的至少一个轴向压力补偿元件。
[0040]光纤在光纤布拉格光栅的相对侧处相对于第一固定点的第二固定点处被固定至第二光纤安装部。至少在常规操作中，第二光纤安装部将朝向所述第二框架端的第二拉力施加在静压补偿组件上，第二拉力随所述压力传递介质的压力的变化而可变化使得压力的增加引起第二拉力的增加。轴向压力补偿元件的轴向刚度是所述压力传递介质的压力的函数使得刚度对于高频率的压力变化较高而对低频率压力变化以及静压情况较低。
[0041]光学压力传感器装置可进一步包括具有被固定至静压补偿组件的轴向压力补偿元件的一端和具有被固定至第二压敏安装组件的第二压力响应元件的相对端的中间安装部，中间安装部进一步包括允许光纤不接触中间安装部的情况下穿过的通道。
[0042]在可能的实施例中，光学压力传感器装置进一步包括插在第一框架端和第一压敏安装组件之间的静压补偿组件。
[0043]在可能的实施例中，压力响应元件被实施为波纹管。
[0044]在可能的实施例中，压力补偿元件被实施为波纹管。
[0045]在可能的实施例中，纤维具有刚度Kf;第一压力响应元件具有小于Kf的刚度Kl;压力补偿元件具有小于Kl的静态刚度K3。
[0046]在可能的实施例中，纤维具有刚度Kf;第一压力响应元件和第二压力响应元件具有小于Kf的各自的刚度Kl和K2;压力补偿元件具有小于Kl和K2的静态刚度K3。
[0047]在可能的实施例中，所述窗口被实施为膜。
[0048]在可能的实施例中，压力响应元件具有彼此相同的尺寸和设计，使得它们具有彼此相同的物理性质。
[0049]在可能的实施例中，压力补偿元件具有彼此相同的尺寸和结构，使得它们具有彼此相同的物理性质。
[0050]在另一方面，本发明涉及一种用于地震勘探的拖缆段，其包括至少一个光学压力传感器装置。
[0051]在另一方面，本发明涉及一种用于地震勘探的拖缆，其包括至少一个光学压力传感器装置。
[0052]在另一方面，本发明涉及一种用于地震勘探的拖缆阵列，其包括至少一个光学压力传感器装置。
[0053]在另一方面，本发明涉及一种地震勘探系统。系统包括至少一个拖缆或拖缆阵列，分别用于拖拽拖缆或拖缆阵列的船和用于从传感器接收和处理测量信号的处理设备。
[0054]在另一方面，本发明涉及一种被铺在海床上、用于海底声波检测的海底压力监控的线缆，线缆包括至少一个光学传感器装置。
[0055]在另一方面，本发明涉及一种包括至少一个光学压力传感器装置的麦克风。
[0056]在另一方面，本发明涉及一种用于光学压力传感器装置的压敏安装组件。压敏安装组件包括具有用于连接至光纤的连接点的可移动光纤安装部和用于将光纤安装部联接至框架端使得光纤安装部在轴向方向上可移位的至少一个轴向压力响应元件。每一个轴向压力响应元件具有用于联接至所述框架端的一个轴端和具有被连接至与所述连接点相邻的光纤安装部的相对轴端。在每一个轴向压力响应元件中，轴向尺寸响应于环境压力的变化，因为环境压力的增加引起所述轴端之间的轴向距离减小。
[0057]在可能的实施例中，每一个轴向压力响应元件包括闭合的容器。
[0058]在可能的实施例中，每一个轴向压力响应元件包括有波纹管。
[0059]在可能的实施例中，压敏安装组件包括被设置在所述连接点的相对侧处的两个轴向压力响应元件。
[0060]在另一方面，本发明涉及一种用于光学压力传感器装置的静压补偿组件。静压补偿组件包括可移动底座和用于将底座联接至框架端使得底座在轴向方向上可移位的至少一个轴向压力补偿元件。轴向压力补偿元件的轴向刚度是环境压力的函数以使刚度对于高频率的压力变化较高而对于低频率的压力变化以及对于静压情况较低。
[0061 ]在可能的实施例中，每一个轴向压力补偿元件包括具有通过扼流器(choke)通道与环境流体连通的内部的波纹管。所述扼流器通道对环境流体具有较高的流动阻力。
[0062]在可能的实施例中，每一个扼流器通道具有约I秒-10分钟的时间常量。在优选的实施例中，每一个扼流器通道具有约I分钟的时间常量。
[0063]在另一方面，本发明涉及一种用于海床的地震勘探的方法。方法包括如下步骤:提供至少一个光学压力传感器、将传感器设置在海中、在海的上部区域产生至少一个声脉冲、使用所述光学压力传感器检测来自所述海床的声波响应信号以及处理来自所述光学压力传感器的测量信号。
[0064]在可能的实施例中，多个光学压力传感器被设置在拖缆中，拖缆被设置在海中并且由船拖拽。
[0065]在可能的实施例中，多个拖缆的阵列被设置在海中并且由船拖拽。
[0066]在另一方面，本发明涉及一种用于检测流体中压力变化的方法。方法包括下列步骤:提供包含光纤布拉格光栅的光纤、将光纤保持在所述光纤布拉格光栅的相对侧上的两个固定点，和将拉开所述两个固定点的张力施加在光纤上。流体压力变化被接收。响应于接收流体压力的增大，所述张力增大，响应于接收流体压力的减小，所述张力减小。光纤利用光脉冲被询问，反射的光脉冲从所述光纤布拉格光栅接收。分析反射的光脉冲的波长谱以计算与反射的光脉冲相对于询问的光脉冲的波长偏移成比例的光纤布拉格光栅的长度变化，计算与所述长度变化成比例的压力变化。
[0067]在可能的实施例中，静压变化的补偿通过过滤流体压力变化并且降低用于具有低于预设频率阈值的变化频率的流体压力变化的张力响应变化来实现。
[0068]在另一方面，本发明涉及一种用于检测流体中压力变化的检测装置。检测装置包括包含有光纤布拉格光栅的光纤以及用于将光纤保持在所述光纤布拉格光栅的相对侧的两个固定点处并且将拉开所述两个固定点的张力施加在光纤上的安装装置。所述安装装置包括用于接收流体压力变化、用于响应接收流体压力的增加而增加所述张力并且响应于流体压力的减少而减少所述张力的至少一个压敏响应元件。
[0069]在可能的实施例中，检测装置进一步包括用于降低用于具有低于预设频率阈值的变化频率的流体压力变化的张力响应变化的补偿装置。
【附图说明】
[0070]本发明的这些和其它方面、特征和优点将通过以下参照附图的一个或多个优选实施例的描述进一步地解释，其中相同的参考标号表示相同或相似的部件其中:
[0071]图1是示意性地说明在本发明中使用的示例性光学压力传感器装置的设计的简图；
[0072]图2是示意性地说明在本发明中使用的光学压力传感器装置的第二实施例的设计的简图；
[0073]图3是示意性地说明在本发明中使用的光学压力传感器装置的第三实施例的设计的简图；
[0074]图4是示意性地说明在本发明中使用的光学压力传感器装置的第四实施例的设计的简图；
[0075]图5示意性地示出了包括复数个传感器的线缆；
[0076]图6示意性地示出了麦克风；
[0077]图7示意性地示出了地震勘探系统。
【具体实施方式】
[0078]图1是示意性地说明根据本发明的示例性光学压力传感器装置1001的设计的简图。压力传感器装置1001包括具有其内部填充有压力传递介质3的腔室2。腔室2被设计以便允许环境压力到达压力传递介质，设计取决于环境。
[0079]在示例性实施例中，压力传递介质是气体。在其它示例性实施例中，压力传递介质是液体。在另一个示例性实施例中，压力传递介质是凝胶。在另一个示例性实施例中，压力传递介质是具有与液体属性相似的压力传递属性的硅材料。在另一示例性实施例中，压力传递介质是具有与液体属性相似的压力传递属性的橡胶材料。在另一示例性实施例中，压力传递介质是上述提到材料的任一种的混合物。在优选的实施例中，这个压力传递介质可有利地是油。
[0080]取决于应用，压力传递介质可与环境介质相同。在这种情况下，腔室2可与周围环境敞开连通。在压力传递介质与环境介质不同的情况下和/或在不期望环境介质进入腔室2的情况下，腔室2可如图所示被密封。虽然被密封，但是腔室2具有对着压力波至少部分透明的至少一个窗口4使得当被浸入环境流体中时，腔室2中压力传递介质3的流体压力将与环境压力大体上相等或在任意情况下与其成比例。例如，窗口 4可被实施为膜。
[0081]对于实际应用，环境流体可通常为液体。对于海洋应用，这液体将通常为水，更特别地为海水。然而，本发明的传感器也可在气态环境例如空气中使用。以下，为了简单起见，环境流体将简单地被表示为“7K”。
[0082]细长的框架10被设置在腔室2内并且固定至腔室2。如所示的框架10可具有带有第一纵向框架端11和第二纵向框架端12的矩形形状。
[0083]第一压敏安装组件100被固定在第一框架端11的内侧处安装组件。第一压敏安装组件100包括第一光纤安装部130。第二光纤安装部230被设置在相对的第二框架端12的内侧。光纤7平行于框架10的纵向方向延伸穿过腔室2并且例如通过分别在131和231处指示的合适的胶被固定至第一光纤安装部130以及至第二光纤安装部230。在光纤在两个安装位置之间伸展中，光纤7包括光纤布拉格光栅8。
[0084]可看出，光纤7延伸穿过腔室2的壁中的小孔。在这些孔中，密封剂5优选地被涂覆以防止压力传递介质3泄漏。
[0085]第二光纤安装部230相对于第二框架端12被固定。可选地，光纤7可被直接地附接至第二框架端12，在这种情况下第二光纤安装部230可被省略。
[0086]第一压敏安装组件100包括被插在第一光纤安装部130和第一框架端11之间并且具有平行于光纤7的纵向轴的至少一个轴向压力响应元件110、120。当本发明的本质可用单个轴向压力响应元件实践时，在实施例中示出的两个这种轴向压力响应元件110、120被设置在光纤7的相对侧上。每一个轴向压力响应元件110、120具有附接至第一框架端11的各自的第一端111、121，以及附接至第一光纤安装部30的相对第二端112、122。两个轴向压力响应元件110、120优选地具有彼此相同的尺寸和设计使得它们具有彼此相同的物理属性。在该上下文中的轴向压力响应元件110、120的最相关的物理属性是对外部压力变化的响应:当外部压力即压力传递介质3的压力增大时，轴向压力响应元件110、120经受在轴向长度上与压力变化大体上成比例的弹性减小。
[0087]可存在被设置在光纤7周围，优选地以等间距设置的三个或甚至更多个的轴向压力响应元件。然而，带有相对于光纤被设置在180°处的两个元件使得元件的纵轴和光纤的纵轴在共同的虚拟平面内延伸的实施例具有如垂直于那个平面测量的传感器装置1001的横向尺寸可保持较小的优点。
[0088]有可能存在用于实施轴向压力响应元件110、120的一些设计。一个可能的实施例为优选地由金属制成的波纹管，，图1确实说明性地示出了波纹管实施例。举例来说，另一可能的实施例可以是设有抵消弹簧的活塞。可能的实施例的其它示例为膜、博登(bourdon)弹
O
[0089]举例来说，金属波纹管可通过将金属电沉积在芯轴上然后(例如热地或化学地)移除芯轴材料使得金属波纹管留下来制成。波纹管材料的选择、波纹管长度和直径和波纹管波浪的节距和深度是如本领域技术人员将理解的在波纹管设计中的参数以获得需要的波纹管属性，特别是刚度。将注意的是，波纹管没有必要具有圆形横截面轮廓。
[0090]第一波纹管110、120被密封，它们可以是真空的或在环境压力或在比环境更高或更低的压力下填充可压缩介质，优选为气体例如空气。这些第一波纹管110、120对压力传递介质3中的压力变化敏感。如果压力传递介质的压力增加，则第一波纹管110、120被压缩使得第一光纤安装部130朝向第一框架端11移动。因此，第一拉力Fl被施加于光纤7上，远离FBG 8引导(至附图中的左边)。当然，相等的但反作用力通过第二光纤安装部230被施加在光纤上，但是为了简便起见这未被显示。注意的是，第一拉力Fl与光纤7—致；因此，不管拉力Fl的大小，始终避免了拉紧的纤维的弯曲且光纤7在FBG 8的位置处仍然是直的。进一步注意的是，第一光纤安装部130被以大体上相同比率压缩或膨胀的两个第一波纹管110、120支撑使得第一光纤安装部130在无倾斜的情况下被移位，因此无需要弯曲纤维7。因此，诸如由声压波导致的压力的增大/减小导致FBG 8的长度成比例地增大/减小。
[0091]在意外的高压力冲击的情况下，轴向压力响应元件110、120可受到塑性变形损坏。为了防止这个，光学压力传感器装置1001可包括用于限制第一光纤安装部130的轴向位移自由度的端止挡部，但为了简单起见，这未被显示。
[0092]图2是示意性地说明根据本发明的光学压力传感器装置1002的第二示例性实施例的简图。与图1的第一实施例相比，第二实施例的不同在于存在被插在第二光纤安装部230和第二框架端12的第二组轴向压力响应元件210、220。与第一压敏安装组件100的情况相似，第二压力响应元件210、220中的每一个具有附接至第二框架端12的各自第一端211、221和附接至第二光纤安装部230的相对的第二端212、222。这些第二压力响应元件210、220与第二光纤安装部230—起形成第二压敏安装组件200。以上所作的关于第一压敏安装组件100的所有陈述加上必要的变型也适用于第二压敏安装组件200。第二压敏安装组件200和第一压敏安装组件100优选地相互相同，但并非必要。
[0093]如果压力传递介质的压力增加，第二压敏安装组件200的第二压力响应元件210、220被压缩使得第二光纤安装部230朝向第二框架端2移动。因此，第二拉力F2被施加在光纤7上，远离FBG 8引导(至附图中的右边)。与第一实施例1001相比，响应于压力变化的光纤7的长度变化可在第二实施例1002中更大，因为两个光纤安装部在相反的方向移动。这意味着压力灵敏度在没有增加压敏元件的横向的尺寸的必要性的情况下已经增加。这个实施例的进一步优点是增加了对轴向振动的灵敏度。
[0094]图3是示意性地说明根据本发明的光学压力传感器装置1003的第三示例性实施例的简图。与图1的第一实施例相比，第三实施例不同之处在于存在与第一压敏安装组件100相对设置的静压补偿组件300。静压补偿组件300也包括此处通过参考标号330指示并被指示为第三光纤安装部但是以其它方式执行与前述第二光纤安装部230相同功能的光纤安装部。第三光纤安装部330被附接至在331处指示的安装位置处的光纤7。
[0095]静压补偿组件300包括被插在第三光纤安装部330和第二框架端12之间并且具有平行于光纤7的纵轴的至少一个轴向压力补偿元件310、320。当本发明的本质可通过单个轴向压力补偿元件被实践时，在实施例中示出的两个这种轴向压力补偿元件310、320被设置在光纤7的相对侧。每一个轴向压力补偿元件310、320具有附接至第二框架端12的各自第一端311、321和附接至第三光纤安装部330的相对第二端312、322。两个轴向压力补偿元件310、320优选地具有彼此相同的尺寸和设计使得它们具有彼此相同的物理属性。
[0096]将有可能存在用于实施轴向压力补偿元件310、320的一些设计。一个可能的实施例是优选地由金属制成的波纹管，且图3确实说明性地示出了波纹管实施例。举例来说，另一个可能的实施例可以是诸如设有速度扼流器的弹簧的弹性构件。在本发明的上下文中，速度扼流器是向移动主体给予阻力的装置，阻力随着移动主体的上升速度而大幅增加使得扼流器限定用于主体的相对较低的最大速度。在本发明中，扼流器有利地被实施为包括流体必须通过其的限制、被移动主体加压的流体扼流器。作为可选的示例，扼流器可被实施为在紧密配合的通道中往复的活塞。
[0097]初看起来，与波纹管一起实施的静压补偿组件300的设计与第二实施例1002的第二压敏安装组件200非常相似。但是，重要的不同在于静压补偿组件300的波纹管310、320具有通过具有仅允许特定最大流速的相对较高流动阻力的各自的扼流器通道314、324与腔室2中的压力传递介质3流体连通的各个内部313、323。扼流器通道314、324的设计可以如此以具有为约I秒至10分钟优选地约I分钟的时间常量。
[0098]静压补偿组件300的目的是用于减小压力传感器装置对诸如由改变水面下方的传感器装置的位置深度导致的静压变化的灵敏度。操作可简要地解释如下。
[0099]对于在压力传递介质3中(由在环境水体中的声压变化导致的)的声压变化，扼流器通道314、324可以被视为关闭的，在第三波纹管310、320的内部313、323中压力传递介质含量是恒定的。带有不能压缩的压力传递介质的第三波纹管310、320可被视为构成在第三光纤安装部330和第二框架端12之间的刚性连接。这意味着第三光纤安装部330可以被视为被固定至框架10并且传感器以与图1的第一实施例相同的方式工作。
[0100]对于诸如发生声压变化的压力的快速变化，第一压敏安装组件100会主要地显示与诸如当拖缆被带至更大深度时发生的对于压力的缓慢变化相同的响应。在两种情况下，张力Fl会被施加在光纤7上，其拉动第三光纤安装部330并且有效地减小在第三波纹管310、320的内部的压力。对于压力的缓慢变化，然而，扼流器通道314、324会允许压力传递介质3流入第三波纹管310、320以补偿这种减小的内部压力，这允许第三光纤安装部330屈服至被光纤7施加的拉力，从而有效地减小了光纤7中的张力。
[0101]在图3的实施例中，压力感测和压力补偿的功能在空间上被分离，因为静压补偿组件300相对于第一压敏安装组件100安装。可选地，有可能以堆叠的方式将静压补偿组件和压敏安装组件安装至彼此。图4是示意性地说明根据本发明的光学压力传感器组装1004的第四示例性实施例的设计的简图。在图4的左手侧，如之前所述的第一压敏安装组件100可被识别。在右手侧，第二压敏安装组件200(如参照图2所述)及静压补偿组件300(如参照图3所述)的堆叠部可被识别。静压补偿组件300被设置在第二压敏安装组件200和第二框架端12之间。可选地，第二压敏安装组件200可被设置在静压补偿组件300和第二框架端12之间，但是由于更好的振动稳定性，示出的实施例是优选的。
[0102]静压补偿组件300的轴向压力补偿元件310、320可被直接地固定至第二压敏安装组件200的第二压力响应元件210、220。在所示的实施例中，堆叠部包括如所示优选为板形的中间安装部340，，一方面，静压补偿组件300的轴向压力补偿元件310、320被固定至中间安装部上且在另一方面第二压敏安装组件200的第二压力响应元件210、220被固定至中间安装部上。这种中间安装部340提供增加的稳定性。中间安装部340具有用于允许光纤7不接触中间安装部340的情况下穿过的通道341。
[0103]在进一步的阐述中，第二静压补偿组件能够以与静压补偿组件和第二压敏安装组件200的组合相似的方式与第一压敏安装组件100组合。在可以是镜面对称的这种实施例中，与具有一个静压补偿组件的实施例相比，静压补偿效果将增加。
[0104]以下，将更详细地讨论第四实施例1004的操作。
[0105]假设光纤7具有线性刚度Kf(刚度K被限定为AF/AL、F表示力、L表示长度、Δ表示增量)。
[0106]假设每一个波纹管具有横截面A(如果第一波纹管的横截面Al不等于第二波纹管的横截面A2，则变型对于本领域技术人员应该是清楚的)。
[0107]假设第一波纹管110、120具有刚度ΚΙ。
[0108]假设第二波纹管210、220具有刚度Κ2(优选地Κ2=Κ1)。
[0109]假设在压力传递介质3中静压PO，光纤7上的静应变和从FBG8反射的光的波长的静态值λ0。假设声压随着在压力传递介质3中的幅度△ P增加。这将导致在每一个波纹管上的力增加AF=A.Δ P 0
[0110]假设第一光纤安装部130移动距离ALl。在那种情况下，第一波纹管110、120中的每一个施加反作用力AFl=Kl.AL1。
[0111]假设第二光纤安装部230移动距离AL2。在那种情况下，第二波纹管210、220中的每一个施加反作用力AF2=K2.AL2。
[0112]因为纤维7被附接至光纤安装部，所以光纤长度将增加ALl+AL2。在那种情况下，光纤7施加Ff=Kf.( AL1+AL2)的拉力。
[0113]在平衡状态，作用在第一光纤安装部130上的力将相互相等并且相同的情况适用于第二光纤安装部230:
[0114]Kf.( ALl+AL2)+2.(Kl.ALl) = 2A.Δ P =Kf.( ALl+AL2)+2.(K2.ΔL2)
[0115]因]t匕，Κ2.Δ L2 = K1.AL1，所以 Δ L2= Δ LI.Κ1/Κ2 和 ALl= ALf.Κ2/(Κ1 +Κ2)0
[0116]通过假设Kl=Κ2=Κ简化，由此出现 ALf = 2 A.Δ P/(Kf+K)。
[0117]光纤7的长度变化△L会导致反射光的波长移位Δ λ。
[0118]关于波纹管的设计，将理解的是，降低Kl和Κ2会导致传感器的灵敏度更高。
[0119]关于纤维的设计，同样将理解的是，较低的Kf会导致传感器的灵敏度更高。注意的是，Kf可以通过设计者修改，因为Kf是由纤维材料的杨氏模量、纤维的直径纤维固定点131和132之间的纤维段的长度所确定。玻璃纤维的标准直径是125μπι，但是将适用的被期望为40μπι。增大纤维长度如果其它条件不变将确实减小Kf，但是它也将减小FBG的应变因此这不会增加灵敏度。
[0120]在无静压补偿组件300的情况下，相同的移位将发生在静压从PO缓慢地变化至Pl=PO+△ P的情况下，例如因为拖缆被下降至水中并且那意味着反射光的波长的零值会移位比正常测量范围更大的范围，考虑到静压偏移将会比待测量的压力信号的振幅更高。这是不期望的，因为它将增加测量装置占据的带宽，或换句话说，将使用分配至测量装置的大部分带宽，取决于操作装置所处的深度。从很大程度上说，静压补偿组件300通过减少静态波长移位来补偿这个效果。为此，对于慢的压力变化，第三波纹管310、320优选地具有比第一波纹管110、120和第二波纹管210、220的刚度Kl和Κ2更低的刚度Κ3。这意味着波纹管安装部330仅被弱联接至框架10。
[0121 ]压力补偿的操作可解释如下:
[0122]再次假设压力从PO变化至Ρ1。第一波纹管110、120将被压缩ALl的距离，第二波纹管210、220将被压缩△ L2的距离。光纤安装部之间的光纤长度将伸展△ Lf的距离，且第三波纹管310、320将伸展距离&13=&11+&12-&1^。所以&1^=&11+&12-六13。
[0123]在平衡状态下，被压缩的第二波纹管210、220作为整体将受到第三波纹管310、320内部的压力Ρ1、来自被扩展的第三波纹管310、320的力F3、腔室2中的压力Pl和来自纤维7的力Ff，所以
[0124]Ff = 2K3.AL3=Kf.Δ Lf，因此 Δ L3= Δ Lf.Kf/2K3。
[0125]压缩的第一波纹管110、120将受到腔室2中的压力Pl和来自纤维7的力Ff，所以
[0126]2Α.Δ P =2Κ1.ALl+Ff = 2Kl.Δ Ll+Kf.ALf0
[0127]通过假设1(1=1(2 = 1(再简化，于是出现六11=六12=六1，所以2人.Δ P =2Κ.ΔL+Kf.Δ Lf，或 AL= (2 A.Δ F-Kf.ALf)/2K。
[0128]其进一步得到&13= 2&1-&1^=&1^.Kf/2K3，且
[0129]2AL= AL3+ALf= ALf.Kf/2K3+Δ Lf0
[0130]因此:2AL=(2A.Δ P -Rf.Δ Lf )/K= Δ Lf.Kf/2K3+ Δ Lf
[0131]2Α.Δ P = ( Δ Lf.Kf/2K3+ Δ Lf )K+Kf.Δ Lf = Δ Lf.(K.Kf/2K3+K+Kf)
[0132]ALf = 2A.Δ P/(K.Kf/2K3+K+Kf)
[0133]如果Κ/Κ3>1，将理解的是，ALf比没有静压补偿的实施例1002小得多。
[0134]也可看出，实施例1002和1004中的传感器抵抗在拖缆内纵向方向上的机械振动非常稳健。这种振动会导致作为整体的腔室2的振动。如果第一和第二压敏安装组件100和200具有相同的物理属性，则第一和第二光纤安装部130和230将始终在相同的方向上以相同的振幅移动使得振动不会引起在纤维中任何长度的变化。
[0135]在上述说明性计算中，为简单起见，导致波纹管110、120、210、220中压力变化的温度影响已被忽略。填充在波纹管110、120、210、220中的气体的温度可由于例如环境温度的变化而变化。虽然这种变化可以是相关的，但是如上所述的操作的要点依然有效。
[0136]图7示意性地说明了根据本发明实施的地震勘探系统4000。地震勘探系统4000包括被表示为“拖缆”的线缆4100的阵列4001。阵列4001被船4002拖拽。单独线缆具有约50米的相互距离。可具有几公里长度的每一个线缆4100可以是一个完整的长度的线缆，但是线缆通常会包括附接至彼此的多个线缆段4110使得容易地可适配线缆长度。每一线缆4100包括沿着其长度以相互距离约几米设置的多个传感器4111。每一线缆区域4110可包括仅一个传感器4111，或可包括如所示的两个或多个传感器。
[0137]传感器可具有彼此相同的设计，但不是必需的。对于在海中实施反射地震学，声脉冲通过可以常规的并且为了简洁起见未被示出的声脉冲发生器在水面处或靠近水面产生。在水中作为压力波传播的反射的声波通过压力传感器4111检测。来自传感器4111的测量信号沿着拖缆4100传播至位于船4002上的如实施例示出的处理设备4003。
[0138]本领域技术人员应清楚的是，本发明不限于以上所述的示例性实施例，但是可进行在如所附权利要求中限定的本发明的保护范围内的一些变化和变型。例如，单独的框架10可被省略或可与腔室2—体成型，在这种情况下传感器的功能组件将相对于腔室2被安装和固定。任何情况下，单独的框架10的存在促进组件安装至图5 B在那之后装配的框架加上组件将被安装至腔室中。如果框架10代替硬固定部弱联接至腔室2，则振动灵敏度可被进一步减小。
[0139]进一步地，可使用另一种合适的液体、凝胶、气体等以代替腔室2填充的油3。
[0140]进一步地，虽然本发明的期望性针对反射地震学领域已经解释如上，但是本发明提出的传感器的适应性并不限于本领域。本发明提出的传感器可主要用在期望感测在任意波导介质中的压力波尤其是声压波的任意应用中。除了传感器应该能够与用于接收压力波的介质耦合的事实之外的波导介质的性质不是必需的。参照图5，在水作为波导介质的情况下，本发明的压力感测装置可例如有利地被应用在海底的压力监控，如点监控或当与被船拖拽的拖缆相比时被实施为铺在海床B上并且包括多个传感器2002的线缆2001。这种线缆2001也可用于地下压力监控，例如竖直的地震剖面。竖直的地震剖面例如是经常在原油开采井中完成但是也可以在地上即海床或陆地钻的装有其它流体填充孔中完成。
[0141]本发明的压力感测装置也可用于检测声音:图6说明了包括用于检测空气中的压力波的至少一个光学空气压力传感器装置3002的麦克风3001。
[0142]即使特定特征被叙述在不同的从属权利要求中，本发明也涉及包括这些共同特征的实施例。权利要求中的任何参考标记不应被解释为限制权利要求的范围。
【主权项】
1.一种光学压力传感器装置(1001、1002、1003、1004)包括: -腔室(2)，其填充有压力传递介质(3)，优选为油，所述腔室(2)适于浸入流体中且具有对在这种流体中的压力波至少部分透明的至少一个窗口(4); -光纤(7)，其纵向地延伸穿过所述腔室(2)，所述光纤(7)包括光纤布拉格光栅(8); -框架(10)，其具有第一框架端(11)和纵向相对的第二框架端(12); -至少一个第一压敏安装组件(100)，其被设置在所述腔室(2)内并且固定至所述第一框架端(11)，所述第一压敏安装组件(100)具有在所述光纤(7)的纵向方向上可移位的第一光纤安装部(130)，所述第一压敏安装组件(100)进一步包括被插在所述第一光纤安装部(130)和所述第一框架端(11)之间邻近所述光纤(7)的至少一个轴向压力响应元件(110、120); 其中所述光纤(7)在所述光纤布拉格光栅(8)的一侧处的一个固定点(131)处被固定至所述第一光纤安装部(I30)； 以及其中至少在常规操作中，所述第一光纤安装部(130)将朝向所述第一框架端(11)的拉力(Fl)施加在所述光纤(7)上，所述拉力(Fl)随着所述压力传递介质(3)的压力变化而可变化使得压力的增加引起拉力(FI)的增加。2.根据权利要求1所述的光学压力传感器装置(1001)，其中所述光纤(7)在与在所述光纤布拉格光栅(8)的相对侧处相对于所述第一固定点(131)的第二固定点(231)处被固定至与所述第一框架端(11)相对的第二框架端(12)。3.根据权利要求1所述的光学压力传感器装置(1002)，其进一步包括 -第二压敏安装组件(200)，其被设置在所述腔室(2)内并且被固定至所述第二框架端(12)，所述第二压敏安装组件(200)具有在所述纤维(7)的纵向方向上可移位的第二光纤安装部(230)，所述第二压敏安装组件(200)进一步包括被插在所述第二光纤安装部(230)和所述第二框架端(12)之间邻近所述光纤(7)的至少一个轴向压力响应元件(210、220); 其中所述光纤7在所述光纤布拉格光栅(8)的相对侧处相对于第一固定点(131)的第二固定点(231)处被固定至所述第二光纤安装部(230);以及其中至少在常规操作中，所述第二光纤安装部(230)将朝向所述第二框架端(12)的第二拉力(F2)施加在所述光纤(7)上，所述第二拉力(F2)随着所述压力传递介质(3)的压力变化而可变化使得压力的增加引起第二拉力(F2)的增加。4.根据权利要求1所述的光学压力传感器装置(1003)，其进一步包括 -至少一个静压补偿组件(300)，其被设置在所述腔室(2)内并且固定至所述第二框架端(12)，所述静压补偿组件(300)具有在所述光纤(7)的纵向方向上可移位的第二光纤安装部(330)，所述静压补偿组件(300)进一步包括被插在所述第二光纤安装部(330)和所述第二框架端(12)之间邻近所述光纤(7)的至少一个轴向压力补偿元件(310、320); 其中所述光纤7在所述光纤布拉格光栅(8)的相对侧处相对于所述第一固定点(131)的第二固定点(331)处被固定至所述第二光纤安装部(330); 以及其中所述轴向压力补偿元件(310、320)的轴向刚度是所述压力传递介质(3)的压力的函数使得刚度对于高频率的压力变化较高且对于低频率压力变化以及静压情况较低。5.根据权利要求1所述的光学压力传感器装置(1004)，其进一步包括 -静压补偿组件(300)，其被设置在所述腔室(2)内并且固定至所述第二框架端(12)，所述静压补偿组件(300)包括邻近所述纤维(7)设置的至少一个轴向压力补偿元件(310、320)； -第二压敏安装组件(200)，其被设置在所述腔室(2)内并且固定至所述静压补偿组件(300)，所述第二压敏安装组件(200)在所述纤维(7)的纵向方向上具有可移位的第二光纤安装部(230)，所述第二压敏安装组件(200)进一步包括被插在所述第二光纤安装部(230)和所述静压补偿组件(300)之间邻近所述光纤(7)的至少一个轴向压力响应元件(210、220)； 其中所述光纤7在所述光纤布拉格光栅(8)的相对侧处相对于所述第一固定点(131)的第二固定点(231)处被固定至所述第二光纤安装部(230); 其中至少在常规操作中，所述第二光纤安装部(230)将朝向所述第二框架端(12)的第二拉力(F2)施加在所述光纤(7)上，所述第二拉力(F2)随着所述压力传递介质(3)的压力变化而可变化使得压力的增加引起所述第二拉力(F2)的增加； 以及其中，轴向压力补偿元件(310、320)的轴向刚度是所述压力传递介质(3)的压力的函数使得刚度对于高频率的压力变化较高且对于低频率压力变化以及静压情况较低。6.根据权利要求1所述的光学压力传感器装置，其进一步包括 -第二压敏安装组件(200)，其被设置在所述腔室(2)内并且固定至所述第二框架端(12)，所述第二压敏安装组件(200)包括邻近所述光纤(7)设置的至少一个轴向压力响应元#(210,220)； -静压补偿组件(300)，其被设置在所述腔室(2)内并且固定至所述第二压敏安装组件(200)，所述静压补偿组件(300)具有在所述光纤(7)的纵向方向上可移位的第二光纤安装部(330)，所述静压补偿组件(300)进一步包括被插在所述第二光纤安装部(330)和第二压敏安装组件(200)之间邻近所述光纤(7)的至少一个轴向压力补偿元件(310、320); 其中所述光纤(7)在所述光纤布拉格光栅(8)的相对侧处相对于所述第一固定点(131)的第二固定点(331)处被固定至所述第二光纤安装部(330); 其中，至少在常规的操作中，所述第二光纤安装部(230)将朝向所述第二框架端(12)的第二拉力(F2)施加在所述静压补偿组件(300)上，所述第二拉力(F2)随着在所述压力传递介质(3)的压力中的变化而可变化使得压力的增加引起第二拉力(F2)的增加； 以及其中所述轴向压力补偿元件(310、320)的轴向刚度是所述压力传递介质(3)的压力的函数使得刚度对于高频率的压力变化较高且对于低频率压力变化以及静压情况较低。7.根据权利要求5或6所述的光学压力传感器装置，其进一步包括 -中间安装部(340)，其具有被固定至所述静压补偿组件(300)的轴向压力补偿元件(310、320)的一端并且具有被固定至所述第二压敏安装组件(200)的所述第二压力响应元件(210、220)的相对端，所述中间安装部进一步具有允许所述光纤(7)在不接触所述中间安装部(340)的情况下穿过的通道(341)。8.根据权利要求1-7中任一项所述的光学压力传感器装置，其进一步包括被插在所述第一框架端(12)和所述第一压敏安装组件(100)之间的静压补偿组件。9.根据权利要求1-8中任一项所述的光学压力传感器装置，其中压力响应元件(110、120、210、220)被实施为波纹管。10.根据权利要求1-9中任一项所述的光学压力传感器装置，其中压力补偿元件(310、320)被实施为波纹管。11.根据权利要求4所述的光学压力传感器装置，其中所述光纤(7)具有刚度Kf; 其中所述第一压力响应元件(110、120)具有小于Kf的刚度Kl; 以及其中所述压力补偿元件(310、320)具有小于Kl的静态刚度K3。12.根据权利要求5-7中任一项所述的光学压力传感器装置，其中所述光纤7具有刚度Kf; 其中所述第一和第二压力响应元件(110、120、210、220)具有小于Kf的各自的刚度Kl和K2； 以及其中所述压力补偿元件(310、3 20)具有小于KI和K2的静态刚度K3。13.根据前述权利要求中任一项所述的光学压力传感器装置，其中所述窗口(4)被实施为膜。14.根据前述权利要求中任一项所述的光学压力传感器装置，其中压力响应元件(110、120、210、220)具有彼此相同的尺寸和设计使得它们具有彼此相同的物理性质。15.根据前述权利要求中任一项所述的光学压力传感器装置，其中压力补偿元件(310、320)具有彼此相同的尺寸和设计使得它们具有彼此相同的物理性质。16.—种用于地震勘探的拖缆段(4110)，其包括根据前述权利要求中任一项所述的至少一个光学压力传感器装置(4111、1001、1002、1003、1004)。17.—种用于地震勘探的拖缆(4100)，其包括根据前述权利要求中任一项所述的至少一个光学压力传感器装置(4111、1001、1002、1003、1004)。18.一种拖缆阵列(4001)，其包括根据权利要求17所述的两个或多个拖缆(4100)。19.一种地震勘探系统(4000)，其包括根据权利要求17所述的至少一个拖缆(4100)或根据权利要求19所述的拖缆阵列(4001)，用于分别拖拽所述拖缆(4100)或所述拖缆阵列(4001)的船(4002)和用于从所述传感器(4111)接收和处理测量信号的处理设备(4003)。20.—种线缆(2001)，其用于铺在海床(B)上，用于海底声波检测的海底压力监控，所述线缆(2001)包括根据前述权利要求中任一项所述的至少一个光学压力传感器装置(2002、1001、1002、1003、1004)。21.—种麦克风(3001)，其包括根据前述权利要求中任一项所述的至少一个光学传感器装置(3002、1001、1002、1003、1004)。22.—种用于根据前述权利要求中任一项所述光学压力传感器装置的压敏安装组件(100)，所述压敏安装组件(100)包括: 可移动光纤安装部(130)，其具有用于连接至光纤(7)的连接点(131)和用于将所述光纤安装部(130)联接至框架端(11)使得所述光纤安装部(130)在轴向方向上可移位的至少一个轴向压力响应元件(110、120); 其中每一个轴向压力响应元件(110、120)具有用于连接至所述框架端(11)的一个轴端(111)并且具有被连接至邻近所述连接点(131)的所述光纤安装部(130)的相对轴端(I 12)连接至； 其中在每一个轴向压力响应元件(110、120)中，轴向尺寸响应于环境压力的变化，因为环境压力的增加引起所述轴端(111、112)之间的轴向距离减小。23.根据权利要求22所述的压敏安装组件，其中每一个轴向压力响应元件(110、120)包括闭合的容器(110)。24.根据权利要求23所述的压敏安装组件，其中每一个轴向压力响应元件(110、120)包括波纹管。25.根据权利要求22-24中任一项所述的压敏安装组件，其包括被设置在所述连接点(131)的相对侧处的两个轴向压力响应元件(110、120)。26.—种用于根据前述权利要求中任一项所述光学压力传感器装置的静压补偿组件(300)，其包括 可移动底座(330、340)和用于将所述底座(330、340)联接至框架端(12)使得所述底座(330、340)在轴向方向上可移位的至少一个轴向压力补偿元件(310、320); 其中所述轴向压力补偿元件(310、320)的轴向刚度是环境压力的函数使得刚度对于高频率的压力变化较高且对于低频率的压力变化以及对于静压情况较低。27.根据权利要求26所述的静压补偿组件，其中每一个轴向压力补偿元件(310、320)包括具有通过扼流器通道(314、324)与所述环境流体连通的内部(313、323)的波纹管;所述扼流器通道(314、324)对环境流体(3)具有相对较高的流动阻力。28.根据权利要求26或27所述的静压补偿组件，其中每一个扼流器通道(314、324)具有约I秒至10分钟优选约I分钟的时间常量。29.—种用于海床(B)的地震勘探的方法，所述方法包括下述步骤:提供根据权利要求1-15中任一项所述的至少一个光学压力传感器(4111、1001、1002、1003、1004)、将所述传感器设置在海中、在海的上部区域产生至少一个声脉冲、使用所述光学压力传感器(4111、1001、1002、1003、1004)检测来自所述海床(B的声波响应信号和处理来自所述光学压力传感器的测量信号。30.根据权利要求29所述的方法，其中多个光学压力传感器(4111、1001、1002、1003、1004)被设置在拖缆(4100)中，以及其中所述拖缆被设置在海中并且通过船(4002)拖拽。31.根据权利要求30所述的方法，其中多个拖缆(4100)的阵列被设置在海中并且通过所述船(4002)拖拽。32.一种检测流体中压力变化的方法，所述方法包括步骤: -提供包括光纤布拉格光栅(8)的光纤(7); -将所述光纤保持在所述光纤布拉格光栅(8)相对侧上的两个固定点(131、231)处； -将拉开所述两个固定点(131、231)的张力(Fl)施加在所述光纤上； -接收流体压力变化； -响应于接收流体压力的增加，增大所述张力并且响应于接收流体压力的减小，减小所述张力； -用光脉冲询问光纤(7); -从所述光纤布拉格光栅(8)接收反射光脉冲； -分析所述反射光脉冲的波长谱以计算与所述反射光脉冲相对于所述询问的光脉冲的波长偏移成比例的光纤布拉格光栅(8)的长度变化，计算与所述长度变化成比例的压力变化。33.根据权利要求32所述的方法，其进一步包括过滤所述流体压力变化，以及降低用于具有低于预设频率阈值的变化频率的流体压力变化的所述张力响应变化以实现静压变化补偿。34.—种用于检测流体中压力变化的检测装置，所述检测装置包括 -光纤(7)，其包含光纤布拉格光栅(8); -安装装置(10、100)，其用于将所述光纤保持在所述光纤布拉格光栅(8)的相对侧的两个固定点(131、231)处并且用于将拉开所述两个固定点(131、231)的张力(Fl)施加在所述光纤上； -所述安装装置包括用于接收流体压力变化的至少一个压敏响应元件(110、120)，以及响应接收流体压力的增大，增大所述张力，并且响应接收的流体压力的减小，减小所述张力。35.根据权利要求34所述的检测装置，其进一步包括用于降低用于具有低于预设频率阈值的变化频率的流体压力变化的所述张力响应变化的补偿装置。36.—种用于地下压力监控的线缆(2001)，例如竖直的地震剖面，尤其但不唯一地在原油开采井或其它在地下钻成的流体填充孔内，所述线缆(2001)包括根据前述权利要求1-15中任一项所述的至少一个光学压力传感器装置(2002、1001、1002、1003、1004)。37.—种用于海底声波检测的海底压力监控的方法，所述方法包括下列步骤:提供根据权利要求20所述的至少一个线缆(2001)，将所述线缆铺放在海床(B)上，使用至少一个所述线缆的光学压力传感器检测声波信号和处理来自所述光学压力传感器的所述测量信号。38.—种用于地下压力监控的方法，所述方法包括下列步骤:提供根据权利要求20所述的至少一个线缆(2001)，将所述线缆设置在地下钻成的流体填充孔内，使用所述线缆的光学压力传感器中的至少一个检测声波信号和处理来自所述光学压力传感器的所述测量信号。39.根据权利要求38所述的方法，其中所述方法用于竖直地震剖面。40.根据权利要求38所述的方法，其中所述流体填充孔是原油开采井。
【文档编号】G01L1/24GK105940286SQ201480051046
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2014年8月15日
【发明人】维姆·德容, 巴斯蒂亚·莫伊尔勃洛克, 迪沃瑞兹·穆罕默德·卡拉贝萨克, 哲曼·恩里克·科佩斯, 鲁迪·范贝朗
【申请人】辉固技术有限公司