[发明专利]分布式光纤振动传感器振动源横向定位方法及系统

说明书

本发明公开了一种分布式光纤振动传感器振动源横向定位方法，包括以下步骤：S1：获取单点振动源引起的光纤空间分布的时空振动数据；S2：根据时空振动数据计算出传感光纤上离振动源最近的光纤轴向振动中心的位置；S3：通过振动时空数据，分别获取光纤轴向振动中心和与其间隔距离为d的监测点的振动数据波宽度Δt₁，Δt₂；S4：根据地震波色散原理得到振动源与光纤轴向振动中心之间的横向距离。本发明通过很小的计算量就可以得到振动源横向位置信息，大大减少实际应用中的误报。

技术领域

本发明涉及分布式光纤瑞利散射振动传感系统技术领域，尤其涉及一种分布式光纤振动传感器振动源横向定位方法及系统。

背景技术

分布式光纤振动传感器是近几十年来发展的一种用于实时测量空间振动信息分布的光纤传感系统。经过几十年的发展，该技术比较成熟的。分布式光纤振动传感系统利用瑞利散射信号，扰动位置根据OTDR原理可由下式计算：

其中，Δt为发出脉冲到收到该点光信号的时间；c光速；n为光纤纤芯折射率。

近年来，该系统在管道检测、安防检测等方面得到了广泛关注。在长输管道中，分布式光纤振动传感系统利用同沟敷设光缆作为伴随传感介质，感知管道沿线的振动信息，对管道沿线入侵事件进行智能识别，实现对管道的实时监测、定位、预警和报警。目前主流的分布式光纤振动传感器只有光纤轴向定位功能，局限了分布式光纤振动传感器的实际应用。如果有横向定位功能的话，可以减少很多无威胁事件的误报。比如在光缆横向距离50米的地方，有公路，上面有大型车辆经过，振动会传到光缆上，就会引起误报。如果系统可以定位振动源横向位置，那么可以判断出振动源在光缆的安全距离，没有威胁，不报警，就可以减少类似的误报。

但是关于振动源横向定位的专利很少，同时也存在不完善的地方。比如专利：CN103954349 B一种分布式光纤振动传感系统的侧向定位方法。该方法是最基本的定位原理，但是需要知道准确的振动波在土壤中的传播速度，但是不同的土壤(土质，含水量等)中振动波传感速度不同。专利CN 103292889 B一种分布式光纤振动传感器振源定位方法。该方法数据量很大，对实时处理要求较高。

发明内容

针对现有分布式光纤振动传感器振动源横向定位方法不足或改进需求，本发明提供了一种分布式光纤振动传感器振动源横向定位方法及系统。

本发明所采用的技术方案是：

提供一种分布式光纤振动传感器振动源横向定位方法，包括以下步骤：

S1：获取单点振动源引起的光纤空间分布的时空振动数据；

S2：根据时空振动数据计算出传感光纤上离振动源最近的光纤轴向振动中心的位置；

S3：通过振动时空数据，分别获取光纤轴向振动中心和与其间隔距离为d的监测点的振动数据波宽度Δt₁，Δt₂；

S4：根据地震波色散原理得到振动源与光纤轴向振动中心之间的横向距离L：

接上述技术方案，振动源的振动波包含了多个频率的波，光纤轴向振动中心和监测点感应连续频率包络的振动波，速度最快的波与速度最慢的波到达光纤轴向振动中心的间隔为振动波宽度Δt₁，速度最快的波与速度最慢的波到达光纤轴向振动中心的间隔为振动波宽度Δt₂。

接上述技术方案，监测点到光纤轴向振动中心的距离d大于距离计算的误差范围，并在振动源的声音传播范围内。

接上述技术方案，还包括步骤：

选择多个监测点，重复步骤S3和S4的步骤，分别计算横向距离L，取均值。