光纤分布式声波传感数据正交解调不平衡校正方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种光纤分布式声波传感数据正交解调不平衡校正方法及系统，所述方法包括：获取光纤上各观测点的I/Q信号I0和Q0；对I/Q信号I0和Q0进行直流偏置校正，得到直流偏置校正后的I/Q信号I1和Q1；利用希尔伯特变换对直流偏置校正后的I/Q信号I1和Q1进行幅度不平衡校正，得到幅度不平衡校正后的I/Q信号I2和Q2；利用希尔伯特变换对幅度不平衡校正后的I/Q信号I2和Q2进行相位不平衡校正，得到不平衡校正后的I/Q信号I3和Q3。通过本发明专利技术提供的方法，能够对I/Q信号进行精确校正，准确高效地压制光纤解调噪声，改善光纤分布式声波传感数据采集质量。采集质量。采集质量。

【技术实现步骤摘要】
光纤分布式声波传感数据正交解调不平衡校正方法及系统


[0001]本专利技术涉及光纤传感及地震勘探
，具体地，涉及一种光纤分布式声波传感数据正交解调不平衡校正方法及一种光纤分布式声波传感数据正交解调不平衡校正系统。

技术介绍

[0002]光纤分布式声波传感(Distributed fiber Acoustic Sensing，DAS)技术是一项革命性的新技术，将光纤同时作为传感媒介和传输介质，可以感知光纤周围的声波震动信息，并通过高密度的时间和空间采样记录下来，广泛应用于井中地震数据采集、大坝安全性监测、周界安防、管道监测等方面。光纤分布式声波传感技术主要利用激光在光纤中传播时产生的瑞利逆向散射，当光纤周围的介质有振动时，瑞利散射也会发生相应的变化，通过连续观测和对这种光信号的解调就可以得到地层的地震波信息。
[0003]光纤分布式声波传感技术一般采用相位敏感型光时域反射仪(Optical Time Domain Reflectometer，OTDR)通过同相/正交(In
‑
phase/Quadrature，I/Q)相位解调得到瑞利散射的相位信息，由于光纤传感器件存在固有误差，如直流偏置、幅度不平衡、相位不平衡等，这些误差会导致输出的I/Q值在交会图上呈椭圆变化，解调相位与待测物理量呈现非线性关系，严重影响相位解调的精度，由此产生的相位噪声在后续的信号处理中很难去除，如何实现高精度DAS相位解调成为制约该技术发展的一个重点和难点课题，国内外许多专家都致力于消除这种复杂干扰。
专利
技术实现思路

[0004]针对现有技术中相位噪声在信号处理中很难去除的技术问题，本专利技术提供了一种光纤分布式声波传感数据正交解调不平衡校正方法及系统，采用该方法能够对I/Q信号进行精确校正，准确高效地压制光纤解调噪声，改善光纤分布式声波传感数据采集质量。
[0005]为实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种光纤分布式声波传感数据正交解调不平衡校正方法包括以下步骤：获取光纤上各观测点的I/Q信号I0和Q0；对I/Q信号I0和Q0进行直流偏置校正，得到直流偏置校正后的I/Q信号I1和Q1；利用希尔伯特变换对直流偏置校正后的I/Q信号I1和Q1进行幅度不平衡校正，得到幅度不平衡校正后的I/Q信号I2和Q2；利用希尔伯特变换对幅度不平衡校正后的I/Q信号I2和Q2进行相位不平衡校正，得到不平衡校正后的I/Q信号I3和Q3。
[0006]进一步地，所述对I/Q信号I0和Q0进行直流偏置校正，得到直流偏置校正后的I/Q信号I1和Q1，包括：根据I/Q信号I0和Q0计算对应的直流偏置因子D
i
和D
q
；利用直流偏置因子D
i
和D
q
对I/Q信号I0和Q0进行直流偏置校正，得到直流偏置校正后的I/Q信号I1和Q1。
[0007]进一步地，所述根据I/Q信号I0和Q0计算对应的直流偏置因子D
i
和D
q
，包括：根据I/Q信号I0和Q0在不同时间点的均值计算对应的直流偏置因子D
i
和D
q
。
[0008]进一步地，所述利用希尔伯特变换对直流偏置校正后的I/Q信号I1和Q1进行幅度不
平衡校正，得到幅度不平衡校正后的I/Q信号I2和Q2，包括：利用希尔伯特变换与直流偏置校正后的I/Q信号I1和Q1计算对应的幅度不平衡因子A
i
和A
q
；根据幅度不平衡因子A
i
和A
q
对直流偏置校正后的I/Q信号I1和Q1进行幅度不平衡校正，得到幅度不平衡校正后的I/Q信号I2和Q2。
[0009]进一步地，所述利用希尔伯特变换与直流偏置校正后的I/Q信号I1和Q1计算对应的幅度不平衡因子A
i
和A
q
，包括：通过希尔伯特变换计算I/Q信号I1和Q1的对应的瞬时振幅；根据对应的瞬时振幅在不同时间点的均值计算对应的幅度不平衡因子A
i
和A
q
。
[0010]进一步地，所述利用希尔伯特变换对幅度不平衡校正后的I/Q信号I2和Q2进行相位不平衡校正，得到不平衡校正后的I/Q信号I3和Q3，包括：利用希尔伯特变换与幅度不平衡校正后的I/Q信号I2和Q2计算I/Q信号I2和Q2对应的相位ψ
i
和ψ
q
；根据I/Q信号I2和Q2对应的相位ψ
i
和ψ
q
计算相位不平衡因子θ；根据所述相位不平衡因子θ对幅度不平衡校正后的I/Q信号I2和Q2进行相位不平衡校正，得到不平衡校正后的I/Q信号I3和Q3。
[0011]进一步地，所述利用希尔伯特变换与幅度不平衡校正后的I/Q信号I2和Q2计算I/Q信号I2和Q2对应的相位ψ
i
和ψ
q
，包括：通过I/Q信号I2和Q2与希尔伯特变换后对应的I/Q信号的比值的反正切函数求取对应的相位ψ
i
和ψ
q
。
[0012]进一步地，所述根据I/Q信号对应的相位ψ
i
和ψ
q
计算相位不平衡因子θ，包括：利用不同时间点相位ψ
q
和ψ
i
的差的均值确定相位不平衡因子θ。
[0013]进一步地，通过以下方式根据所述相位不平衡因子θ对幅度不平衡校正后的I/Q信号I2和Q2进行相位不平衡校正，得到不平衡校正后的I/Q信号I3和Q3：
[0014]I3＝I2；
[0015][0016]本专利技术第二方面提供一种光纤分布式声波传感数据正交解调不平衡校正系统，其特征在于，所述不平衡校正系统包括：获取模块，用于获取光纤上各观测点的I/Q信号I0和Q0；直流偏置校正模块，用于对I/Q信号I0和Q0进行直流偏置校正，得到直流偏置校正后的I/Q信号I1和Q1；幅度不平衡校正模块，用于利用希尔伯特变换对直流偏置校正后的I/Q信号I1和Q1进行幅度不平衡校正，得到幅度不平衡校正后的I/Q信号I2和Q2；相位不平衡校正模块，用于利用希尔伯特变换对幅度不平衡校正后的I/Q信号I2和Q2进行相位不平衡校正，得到不平衡校正后的I/Q信号I3和Q3。
[0017]通过本专利技术提供的技术方案，本专利技术至少具有如下技术效果：
[0018]本专利技术的光纤分布式声波传感数据正交解调不平衡校正方法，获取光纤上各观测点的I/Q信号I0和Q0，对I/Q信号I0和Q0进行直流偏置校正，得到直流偏置校正后的I/Q信号I1和Q1，然后利用希尔伯特变换对直流偏置校正后的I/Q信号I1和Q1进行幅度不平衡校正，得到幅度不平衡校正后的I/Q信号I2和Q2，再利用利用希尔伯特变换对幅度不平衡校正后的I/Q信号I2和Q2进行相位不平衡校正，得到不平衡校正后的I/Q信号I3和Q3，通过本专利技术提供的方法，能够对I/Q信号进行精确校正，准确高效地本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤分布式声波传感数据正交解调不平衡校正方法，其特征在于，所述方法包括：获取光纤上各观测点的I/Q信号I0和Q0；对I/Q信号I0和Q0进行直流偏置校正，得到直流偏置校正后的I/Q信号I1和Q1；利用希尔伯特变换对直流偏置校正后的I/Q信号I1和Q1进行幅度不平衡校正，得到幅度不平衡校正后的I/Q信号I2和Q2；利用希尔伯特变换对幅度不平衡校正后的I/Q信号I2和Q2进行相位不平衡校正，得到不平衡校正后的I/Q信号I3和Q3。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对I/Q信号I0和Q0进行直流偏置校正，得到直流偏置校正后的I/Q信号I1和Q1，包括：根据I/Q信号I0和Q0计算对应的直流偏置因子D
i
和D
q
；利用直流偏置因子D
i
和D
q
对I/Q信号I0和Q0进行直流偏置校正，得到直流偏置校正后的I/Q信号I1和Q1。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据I/Q信号I0和Q0计算对应的直流偏置因子D
i
和D
q
，包括：根据I/Q信号I0和Q0在不同时间点的均值计算对应的直流偏置因子D
i
和D
q
。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用希尔伯特变换对直流偏置校正后的I/Q信号I1和Q1进行幅度不平衡校正，得到幅度不平衡校正后的I/Q信号I2和Q2，包括：利用希尔伯特变换与直流偏置校正后的I/Q信号I1和Q1计算对应的幅度不平衡因子A
i
和A
q
；根据幅度不平衡因子A
i
和A
q
对直流偏置校正后的I/Q信号I1和Q1进行幅度不平衡校正，得到幅度不平衡校正后的I/Q信号I2和Q2。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用希尔伯特变换与直流偏置校正后的I/Q信号I1和Q1计算对应的幅度不平衡因子A
i
和A
q
，包括：通过希尔伯特变换计算I/Q信号I1和Q1的对应的瞬时振幅；根据对应的瞬时振幅在不同时间点的均值计算对应的幅度不平衡因子A
i
和A...

【专利技术属性】
技术研发人员：李彦鹏，张少华，李飞，
申请(专利权)人：中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司，
类型：发明
国别省市：