[發(fā)明專利]固定震源裝置和Φ-OTDR傳感系統(tǒng)結(jié)合的油氣管道光纖標定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911044850.0
• 申請日: 2019-10-30
• 公開（公告）號: CN110702212B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐杰;余斌;潘冬東;鄭瑞;葉青;張聰;郭松;張學彬;胡伶俐
• 申請（專利權(quán)）人: 中石化石油工程技術(shù)服務(wù)有限公司;中石化石油工程地球物理有限公司;中石化石油工程地球物理有限公司地理地質(zhì)信息勘查分公司
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 許美紅

1.一種固定震源裝置和Φ-OTDR傳感系統(tǒng)結(jié)合的油氣管道光纖標定方法，采用固定震源裝置，其特征在于，固定震源裝置包括筒蓋(1)、重錘(2)、刻度筒(3)以及托盤(4)；其中：

刻度筒(3)為中空的柱形圓筒，其底部安裝在托盤(4)上，使刻度筒(3)能垂直立于水平面上；重錘(2)一端設(shè)置有掛鉤，掛鉤上固定有無彈性的繩子；筒蓋(1)的中心位置設(shè)置有小孔，重錘(2)的繩子穿過該小孔；將重錘(2)置于刻度筒(3)中，筒蓋(1)安裝在刻度筒(3)的頂部，提拉繩子使重錘(2)至某個刻度線處；松開繩子，使重錘(2)自由落體砸在托盤(4)上，產(chǎn)生固定振動信號；

該方法包括以下步驟：

管道里程和光纜長度匹配：

在設(shè)置有探測光纜的管道沿線，每隔一定距離設(shè)置一個基準點，在基準點上方，使用固定震源裝置進行有規(guī)律的錘擊，制造激勵信號，通過Φ-OTDR傳感系統(tǒng)對各個基準點處的激勵信號進行探測，并計算出各基準點對應(yīng)的光纜長度，將其與管道里程進行匹配；

管道和光纜的垂直距離標定：

以基準點為中心，采用固定震源裝置，在垂直于管道的一定高度上，每隔一定水平距離進行一次錘擊，制造激勵信號，通過Φ-OTDR傳感系統(tǒng)對激勵信號進行探測，計算得到基準點對應(yīng)的光纜深度，得到光纜的最終位置；

該方法中管道里程和光纜長度匹配的具體步驟為：

a、在管道沿線每隔一定距離設(shè)置一個標定點，在標定點附近，使用地下管線探測儀對管道具體位置進行探測，以探測位置作為基準點；

b、在基準點上方，使用固定震源裝置，進行有規(guī)律的錘擊地面，制造激勵信號；

c、通過Φ-OTDR傳感系統(tǒng)的振動探測單元獲取光纖傳感信號；

d、對光纖傳感信號進行濾波，去除低頻部分；

e、選取光纖傳感信號和激勵信號規(guī)律相同的探測單元，規(guī)律包括：激勵數(shù)量、激勵間隔時長；

f、對選取的探測單元激勵信號進行能量計算；

g、選取最強能量的探測單元，計算出該探測單元處光纜的長度，即為錘擊處光纜長度；

h、記錄該處光纜長度，并與管道里程對應(yīng)；

該方法中管道和光纜的垂直距離標定的具體步驟為：

a、以基準點為中心，采用固定震源裝置，在垂直管道方向的一定高度上，每隔一定水平距離進行一次錘擊，制造激勵信號；

b、通過Φ-OTDR傳感系統(tǒng)振動探測單元獲取光纖傳感信號；

c、選取管道里程和光纜長度匹配步驟中，得到的最強能量的探測單元；

d、對該探測單元的光纖傳感信號進行濾波，去除低頻部分；

e、計算該探測單元采集的激勵信號能量；

f、選擇能量最強的激勵信號的地理位置作為光纜的最終位置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固定震源裝置和Φ-OTDR傳感系統(tǒng)結(jié)合的油氣管道光纖標定方法，其特征在于，刻度筒(3)上設(shè)置有透明刻度窗，透明刻度窗上設(shè)置有刻度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固定震源裝置和Φ-OTDR傳感系統(tǒng)結(jié)合的油氣管道光纖標定方法，其特征在于，重錘(2)直徑小于刻度筒(3)的內(nèi)徑。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固定震源裝置和Φ-OTDR傳感系統(tǒng)結(jié)合的油氣管道光纖標定方法，其特征在于，該方法中進行濾波的方法為：

采用高通濾波的方式，其計算方式為：

將原始信號序列記為x(n)，設(shè)置FIR高通濾波器系數(shù)，所用FIR濾波器階數(shù)N為33；

在時域，信號經(jīng)過FIR高通濾波器的響應(yīng)y(n)即激勵x(n)跟系統(tǒng)單位抽樣響應(yīng)h(n)的卷積和，對于長度為N的FIR高通濾波器，h(n)看成一個長度為N點的固定窗口，而x(n)則看成一個隊列穿過h(n)窗口，每走一步，位于窗口中的x(n)部分的點跟h(n)的對應(yīng)點的值相乘再求和，所得結(jié)果構(gòu)成此時高通濾波器的響應(yīng)y(n)，x(n)隊列每走一步就得到一個響應(yīng)值y(n)，即y(n)是h(n)對位于其窗口中的x(n)的加權(quán)求和，所得到的y(n)序列，即去除低頻部分的濾波信號。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的固定震源裝置和Φ-OTDR傳感系統(tǒng)結(jié)合的油氣管道光纖標定方法，其特征在于，該方法中對選取的探測單元激勵信號進行能量計算的方法為：

對于已經(jīng)去除低頻部分的濾波信號序列y(n)，按秒進行劃分；

每秒信號能量計算公式：E_y＝∫|y(t)|²dt。