[發(fā)明專利]一種激光甲烷遙測設(shè)備數(shù)據(jù)處理方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110103880.5
• 申請日: 2021-01-26
• 公開（公告）號: CN112924415B
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭梁;甄玉龍;楊帆;劉偉;倪娜;李雪;楊昆;陳濤;馬玉林;王悅;汪左成
• 申請（專利權(quán)）人: 北京無線電計量測試研究所
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39;G01N21/55;H03H21/00
• 代理公司: 中國航天科工集團公司專利中心 11024
• 代理人: 張國虹

本發(fā)明公開一種激光甲烷遙測設(shè)備數(shù)據(jù)處理方法及系統(tǒng)，包括：向目標發(fā)射激光，獲取從目標反射的偏轉(zhuǎn)光的頻譜信號，數(shù)字采樣所述頻譜信號，以進行鐘擺排序，根據(jù)排序結(jié)果確定接收到激光的回波；對所述接收到激光的回波進行過濾處理，計算得到過濾處理后的激光回波基于最小方差無失真響應(yīng)的功率密度譜；通過Beer—LamBert定律，在所述功率密度譜中獲得被甲烷氣體吸收后二次諧波相對應(yīng)頻率的功率模值，根據(jù)所述功率模值的大小解算出甲烷的濃度。本發(fā)明優(yōu)點是：能夠有效地判斷收到的信號是否為激光的回波信號，減小激光甲烷遙測儀地誤報錯報幾率，提高準確率。無需多次測量求均值或多次測量投票的方式來增加準確率，提升了測量的準確率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于激光甲烷遙測技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種激光甲烷遙測設(shè)備數(shù)據(jù)處理方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

進入二十一世紀以來，隨著社會的發(fā)展與進步，相應(yīng)的基礎(chǔ)保障設(shè)施的建設(shè)也進入了加速增長的階段。隨著煤改氣等措施的落實，全國燃氣管道的建設(shè)也在不斷加速增長。以北京為例，截至2015年，天然氣供應(yīng)量138.54億立方米，京內(nèi)外管道燃氣用戶約660萬戶、運行天然氣管線2.28萬公里。然而隨著燃氣管道里程的增加，隨之而來的使不斷增加的管道檢修任務(wù)。2018年全年，北京市共發(fā)生燃氣管道搶修事件400余起，進行生產(chǎn)作業(yè)881起。因此目前急需一種能夠快速，遠距離地檢測燃氣管道是否泄露的方式。

現(xiàn)有的激光甲烷遙測設(shè)備存在以下缺點：

第一，測量距離短，隨著距離的增加，儀器收到的反射回波逐漸變?nèi)酰谎蜎]在儀器的噪聲中。由于缺乏相應(yīng)的濾波去噪算法，現(xiàn)有的激光甲烷遙測設(shè)備的測量距離較短，無法檢測遠處的目標。過近的測量距離降低了儀器使用的效率，增加了使用的難度。

第二，儀器反應(yīng)慢，數(shù)據(jù)處理計算量大導致儀器反應(yīng)慢，在實際測量時具有延遲。不利于泄漏點的定位，同時也加大了漏報的幾率，降低了甲烷測量的精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種激光甲烷遙測設(shè)備數(shù)據(jù)處理方法及系統(tǒng)，解決激光甲烷遙測儀的準確率的問題。

有鑒于此，本發(fā)明提供一種激光甲烷遙測設(shè)備數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，包括：

向目標發(fā)射激光，獲取從目標反射的偏轉(zhuǎn)光的頻譜信號，數(shù)字采樣所述頻譜信號，以進行鐘擺排序，根據(jù)排序結(jié)果確定接收到激光的回波；

對所述接收到激光的回波進行過濾處理，計算得到過濾處理后的激光回波基于最小方差無失真響應(yīng)的功率密度譜；

通過Beer—LamBert定律，在所述功率密度譜中獲得被甲烷氣體吸收后二次諧波相對應(yīng)頻率的功率模值，根據(jù)所述功率模值的大小解算出甲烷的濃度。

進一步地，數(shù)字采樣所述頻譜信號，以進行鐘擺排序，根據(jù)排序結(jié)果確定接收到激光的回波，包括：

對于長度為n的信號數(shù)組data，進行m次循環(huán)，m的值根據(jù)信號的長度n來設(shè)置，將每次循環(huán)對信號數(shù)組的x[m]至x[n-1-m]段采用冒泡排序的方式求得的最大值放置在數(shù)組的x[n-1-m]處，求得的最小值放置在數(shù)組的x[m]處，在循環(huán)中，若出現(xiàn)

則循環(huán)結(jié)束，判定沒有接收到激光的回波，否則，確定接收到激光的回波。

進一步地，對所述接收到激光的回波進行過濾處理，包括：

首先，對于長度為n的信號數(shù)組data，使用冒泡排序法求出信號數(shù)組的最小值min；

然后，使數(shù)組中的每個值分別減去最小值后得到新的數(shù)組data_min，求出data_min的平均值avg；

最后，使data_min數(shù)組中的每個值減去平均值avg后得到去除直流后的信號data_AC。