[發明專利]地震檢波器陣列信號的時延偏差修正系統及修正方法

有效

• 申請號: 202010601855.5
• 申請日: 2020-06-29
• 公開（公告）號: CN111830567B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 孫安;李琦;喬學光
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: G01V1/36
• 分類號: G01V1/36;G01V1/18
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 王斌

1.一種地震檢波器陣列信號的時延偏差修正系統，包括：

信號探測裝置，包括光纖光柵檢波器陣列和線陣光電探測器；用于通過所述線陣光電探測器獲取所述光纖光柵檢波器陣列的檢波器陣列信號；

其特征在于，還包括：

信號處理裝置，包括高頻授時脈沖模塊、雙路脈沖同步驅動裝置、數據采集卡、脈沖信號識別單元、時延偏差補償單元、光電陣列信號時間賦值單元、光電陣列信號波長解析單元以及光電陣列信號時間解析單元；

所述數據采集卡，用于采集所述信號探測裝置產生的檢波器陣列信號；

所述高頻授時脈沖模塊，用于產生高頻授時脈沖信號；

所述雙路脈沖同步驅動裝置，用于將所述高頻授時脈沖模塊產生的高頻授時脈沖信號施加到所述光電探測器的控制端和所述數據采集卡的控制端；

所述脈沖信號識別單元，用于識別檢波器陣列信號中與光纖光柵檢波器陣列無關的無效電荷信號；

所述時延偏差補償單元，用于對所述脈沖識別單元識別出的無效電荷信號所產生時延偏差進行修正；

所述光電陣列信號時間賦值單元，用于對所述脈沖識別單元識別的結果和時延偏差補償單元修正的結果進行分析，形成并輸出高時間精度定義的光纖光柵檢波器陣列波長相關的電荷陣列信號；

所述光電陣列信號波長解析單元，用于對所述光電陣列信號時間賦值單元輸出的電荷陣列信號所包含波長信息進行擬合分析，以解析得到地震波所引起光纖光柵檢波器陣列中各個檢波器波長變化量；

所述光電陣列信號時間解析單元，用于對所述光電陣列信號時間賦值單元輸出的電荷陣列信號所對應的時間信息進行擬合，以解析得到光纖光柵檢波器陣列中各個波長變化所對應的精確時間。

2.根據權利要求1所述的地震檢波器陣列信號的時延偏差修正系統，其特征在于，所述信號探測裝置還包括：光纖自發輻射光源、光纖環形器、準直器以及空間衍射光柵；所述光纖自發輻射光源所發出寬帶光經光纖環形器后進入所述光纖光柵檢波器陣列，所述纖光柵檢波器陣列所形成的系列反射信號通過光纖環形器依次進入準直器和空間衍射光柵后，成像于線陣光電探測器不同像素單元。

3.根據權利要求2所述的地震檢波器陣列信號的時延偏差修正系統，其特征在于，光纖自發輻射光源為摻鉺光纖自發輻射光源。

4.根據權利要求1所述的地震檢波器陣列信號的時延偏差修正系統，其特征在于，所述高頻授時脈沖模塊為GPS高頻授時脈沖模塊。

5.根據權利要求1-4任一所述的地震檢波器陣列信號的時延偏差修正系統，其特征在于，所述信號處理裝置還包括高時間精度地震資料存儲單元，用于存儲所述光電陣列信號波長解析單元和所述光電陣列信號時間解析單元的解析結果，并將波長變化量根據檢波器靈敏度對應換算為所測振動強度。

6.一種地震檢波器陣列信號的時延偏差修正方法，其特征在于，包括：

通過高頻授時脈沖信號對線陣光電探測器輸出的信號和數據采集卡采集的信號進行時間標記；

根據時間標記，對經數據采集卡采集的信號進行時延偏差修正；時延偏差修正的具體步驟為：

識別檢波器陣列信號中與光纖光柵檢波器陣列無關的無效電荷信號，通過高精度授時信號脈沖作為參考，精確測量出無效信號所引起的時延量值；

對識別出的無效電荷信號所產生時延偏差進行修正；將該部分無效信號所引起時延量值作為偏差，通過數據采集卡所采集所有光柵檢波器所對應電荷信號的時間標記信息均直接減去該時延量，以實現時延偏差修正，得到高時間精度定義的光纖光柵檢波器陣列波長相關的電荷陣列信號；

對得到的電荷陣列信號所包含波長信息通過包括最小二乘法、質心法、高斯擬合在內的尋峰算法分析，以解析得到地震波所引起光纖光柵檢波器陣列中各個檢波器波長變化量；

對得到的電荷陣列信號所對應的時間信息進行非線性擬合，以確定檢波器中心波長所對應的精確時間，進而得到光纖光柵檢波器陣列中各個波長變化所對應的精確時間；

根據波長變化量和檢波器靈敏度對應換算為所測振動強度，即波長變化量與靈敏度乘積的結果，即為振動強度。