固定震源装置和Φ-OTDR传感系统结合的油气管道光纤标定方法与流程

文档序号:19732301发布日期:2020-01-18 04:05阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种固定震源装置,其特征在于,该装置包括筒盖(1)、重锤(2)、刻度筒(3)以及托盘(4);其中:

刻度筒(3)为中空的柱形圆筒,其底部安装在托盘(4)上,使刻度筒(3)能垂直立于水平面上;重锤(2)一端设置有挂钩,挂钩上固定有无弹性的绳子;筒盖(1)的中心位置设置有小孔,重锤(2)的绳子穿过该小孔;将重锤(2)置于刻度筒(3)中,筒盖(1)安装在刻度筒(3)的顶部,提拉绳子使重锤(2)至某个刻度线处;松开绳子,使重锤(2)自由落体砸在托盘(4)上,产生固定振动信号。

2.根据权利要求1所述的固定震源装置,其特征在于,刻度筒(3)上设置有透明刻度窗,透明刻度窗上设置有刻度。

3.根据权利要求1所述的固定震源装置,其特征在于,重锤(2)直径小于刻度筒(3)的内径。

4.一种固定震源装置和φ-otdr传感系统结合的油气管道光纤标定方法,采用权利要求1所述的固定震源装置,其特征在于,该方法包括以下步骤:

管道里程和光缆长度匹配:

在设置有探测光缆的管道沿线,每隔一定距离设置一个基准点,在基准点上方,使用固定震源装置进行有规律的锤击,制造激励信号,通过φ-otdr传感系统对各个基准点处的激励信号进行探测,并计算出各基准点对应的光缆长度,将其与管道里程进行匹配;

管道和光缆的垂直距离标定:

以基准点为中心,采用固定震源装置,在垂直于管道的一定高度上,每隔一定水平距离进行一次锤击,制造激励信号,通过φ-otdr传感系统对激励信号进行探测,计算得到基准点对应的光缆深度,得到光缆的最终位置。

5.根据权利要求4所述的固定震源装置和φ-otdr传感系统结合的油气管道光纤标定方法,其特征在于,该方法中管道里程和光缆长度匹配的具体步骤为:

a、在管道沿线每隔一定距离设置一个标定点,在标定点附近,使用地下管线探测仪对管道具体位置进行探测,以探测位置作为基准点;

b、在基准点上方,使用固定震源装置,进行有规律的锤击地面,制造激励信号;

c、通过φ-otdr传感系统的振动探测单元获取光纤传感信号;

d、对光纤传感信号进行滤波,去除低频部分;

e、选取光纤传感信号和激励信号规律相同的探测单元,规律包括:激励数量、激励间隔时长;

f、对选取的探测单元激励信号进行能量计算;

g、选取最强能量的探测单元,计算出该探测单元处光缆的长度,即为锤击处光缆长度;

h、记录该处光缆长度,并与管道里程对应。

6.根据权利要求5所述的固定震源装置和φ-otdr传感系统结合的油气管道光纤标定方法,其特征在于,该方法中进行滤波的方法为:

采用高通滤波的方式,其计算方式为:

将原始信号序列记为x(n),设置fir高通滤波器系数,所用fir滤波器阶数n为33;

在时域,信号经过fir高通滤波器的响应y(n)即激励x(n)跟系统单位抽样响应h(n)的卷积和,对于长度为n的fir高通滤波器,h(n)看成一个长度为n点的固定窗口,而x(n)则看成一个队列穿过h(n)窗口,每走一步,位于窗口中的x(n)部分的点跟h(n)的对应点的值相乘再求和,所得结果构成此时高通滤波器的响应y(n),x(n)队列每走一步就得到一个响应值y(n),即y(n)是h(n)对位于其窗口中的x(n)的加权求和,所得到的y(n)序列,即去除低频部分的滤波信号。

7.根据权利要求6所述的固定震源装置和φ-otdr传感系统结合的油气管道光纤标定方法,其特征在于,该方法中对选取的探测单元激励信号进行能量计算的方法为:

对于已经去除低频部分的滤波信号序列y(n),按秒进行划分;

每秒信号能量计算公式:ey=∫|y(t)|2dt。

8.根据权利要求5所述的固定震源装置和φ-otdr传感系统结合的油气管道光纤标定方法,其特征在于,该方法中管道和光缆的垂直距离标定的具体步骤为:

a、以基准点为中心,采用固定震源装置,在垂直管道方向的一定高度上,每隔一定水平距离进行一次锤击,制造激励信号;

b、通过φ-otdr传感系统振动探测单元获取光纤传感信号;

c、选取管道里程和光缆长度匹配步骤中,得到的最强能量的探测单元;

d、对该探测单元的光纤传感信号进行滤波,去除低频部分;

e、计算该探测单元采集的激励信号能量;

f、选择能量最强的激励信号的地理位置作为光缆的最终位置。

9.根据权利要求8所述的固定震源装置和φ-otdr传感系统结合的油气管道光纤标定方法,其特征在于,该方法中进行滤波的方法为:

采用高通滤波的方式,其计算方式为:

将原始信号序列记为x(n),设置fir高通滤波器系数,所用fir滤波器阶数n为33;

在时域,信号经过fir高通滤波器的响应y(n)即激励x(n)跟系统单位抽样响应h(n)的卷积和,对于长度为n的fir高通滤波器,h(n)看成一个长度为n点的固定窗口,而x(n)则看成一个队列穿过h(n)窗口,每走一步,位于窗口中的x(n)部分的点跟h(n)的对应点的值相乘再求和,所得结果构成此时高通滤波器的响应y(n),x(n)队列每走一步就得到一个响应值y(n),即y(n)是h(n)对位于其窗口中的x(n)的加权求和,所得到的y(n)序列,即去除低频部分的滤波信号。

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