CN108931816B - 一种震源定位方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种震源定位方法及装置，用于解决现有技术中矿井微震震源定位效率十分低下的问题。所述震源定位方法应用于震源定位装置，所述震源定位方法包括：获取震源产生的振动波到达所述光缆的近源点时，所述振动波的第一速度，光缆呈螺旋状沿直线巷道的内壁设置；获取震源产生的振动波到达所述光缆的远源点时，所述振动波的第二速度；根据所述第一速度、第二速度以及预设公式，获得所述近源点与所述震源的第一距离；根据螺旋状的所述光缆接收到振动波的特征差异，获得所述振动波与所述光缆的相对方位；根据所述近源点与所述震源的第一距离以及所述振动波与所述光缆的相对方位，获得所述震源的位置。

Description

一种震源定位方法及装置
技术领域
本申请涉及矿井微震震源定位的技术领域，涉及一种震源定位方法及装置。
背景技术
目前行业内的当前矿井井下微震监测，通常采用点式布置，在监测区域内预先设计好测点，在某个固定点钻孔然后把单分量或三分量传感器放置到钻孔内再用水泥浆封孔的方法进行传感器安装。把测点的传感器通过光缆或电缆连接到井下分站，分站数据通过工业环网传输到井上监控室主机。点式安装需要钻孔且注浆工作量大、从项目立项到正常运行周期长。
当前矿井为预防相邻矿井不规范回采造成的越界作业，通常在矿井边界开掘一条或两条边界巷道，通过向上或向下打钻孔的方式探测采空区，成本昂贵，实时性差。部分矿井采用微震监测的手段进行监测，在边界巷道内选择测点，打钻孔安装微震传感器。因此，现有技术中存在着矿井微震震源定位效率十分低下的问题。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种震源定位方法及装置，用于解决现有技术中矿井微震震源定位效率十分低下的问题。
本申请提供了的一种震源定位方法，应用于震源定位装置，光缆呈螺旋状沿直线巷道的内壁设置，所述震源定位方法包括：获取震源产生的振动波到达所述光缆的近源点时，所述振动波的第一速度；获取震源产生的振动波到达所述光缆的远源点时，所述振动波的第二速度；根据所述第一速度、第二速度以及预设公式，获得所述近源点与所述震源的第一距离；根据螺旋状的所述光缆接收到振动波的特征差异，获得所述振动波与所述光缆的相对方位；根据所述近源点与所述震源的第一距离以及所述振动波与所述光缆的相对方位，获得所述震源的位置。
可选地，在本申请实施例中，在所述获取震源产生的振动波到达所述光缆的近源点时，所述振动波的第一速度之前，所述方法还包括：接收所述光缆中散射回来的光，确定所述近源点为所述散射回来的光的强度最强的位置点。
可选地，在本申请实施例中，所述获取震源产生的振动波到达所述光缆的远源点时，所述振动波的第二速度，包括：接收所述光缆中散射回来的光，确定所述远源点为所述散射回来的光的强度最弱与没有强度的临界位置点。
可选地，在本申请实施例中，所述根据所述第一速度、第二速度以及预设公式，获得所述近源点与所述震源的第一距离，包括：建立第一速度与第一距离对应的第一预设关系；建立第二速度与第二距离对应的第二预设关系，所述第二距离为所述振动波从所述震源到达所述远源点的距离；获取所述第一距离和所述第二距离的三角函数关系；根据所述第一预设关系、所述第二预设关系和所述三角函数关系，获得所述近源点与所述震源的第一距离。
可选地，在本申请实施例中，所述建立第一速度与第一距离对应的第一预设关系，包括：建立第一速度与第一距离对应的关系
Figure BDA0001769059550000021
将其作为所述第一预设关系；其中，VCD是所述第一速度，RCD是所述第一距离，K是与地形条件有关的经验系数，α是与地质条件有关的衰减指数，Q是炸药量。
可选地，在本申请实施例中，所述建立第二速度与第二距离对应的第二预设关系，包括：建立第二速度与第二距离对应的关系
Figure BDA0001769059550000022
将其作为所述第二预设关系；其中，VAD是所述第二速度，RAD是所述第二距离，K是与地形条件有关的经验系数，α是与地质条件有关的衰减指数，Q是炸药量。
可选地，在本申请实施例中，所述获取所述第一距离和所述第二距离的三角函数关系，包括：获取所述第一距离和所述第二距离的三角函数关系
Figure BDA0001769059550000031
其中，RCD是所述第一距离，RAD是所述第二距离，RAC是所述近源点到所述远源点的距离，tA是所述振动波从所述震源达到所述近源点的时间，tC是所述振动波从所述震源达到所述远源点的时间，c是光在真空中的传播速度，n是光纤折射率。
可选地，在本申请实施例中，所述根据所述第一预设关系、所述第二预设关系和所述三角函数关系，获得所述近源点与所述震源的第一距离，包括：根据所述第一预设关系、所述第二预设关系和所述三角函数关系，获得
Figure BDA0001769059550000032
其中，RCD是所述第一距离，tA是所述振动波从所述震源达到所述近源点的时间，tC是所述振动波从所述震源达到所述远源点的时间，c是光在真空中的传播速度，n是光纤折射率，VCD是所述第一速度，VAD是所述第二速度，α是与地质条件有关的衰减指数。
可选地，在本申请实施例中，所述根据螺旋状的所述光缆接收到振动波的特征差异，获得所述振动波与所述光缆的相对方位，包括：根据螺旋状的所述光缆接收到振动波的时间先后，获得所述振动波与所述光缆的相对方位；或根据螺旋状的所述光缆接收到振动波的能量大小，获得所述振动波与所述光缆的相对方位。
本申请还提供了一种震源定位装置，所述震源定位装置包括：激光器、电光调制器、光电探测器、光缆和数据分析系统；所述电光调制器的一侧与所述激光器连接，所述电光调制器远离所述激光器的一侧与所述光电探测器连接，所述光电探测器远离所述电光调制器的一侧与所述光缆连接，所述光电探测器远离所述电光调制器的一侧与所述数据分析系统电性连接，所述数据分析系统用于执行如上所述的震源定位方法。
本申请提供了一种震源定位方法及装置，通过获取震源产生的振动波到达所述光缆的近源点和远源点的相应速度，根据所述第一速度、第二速度以及预设公式，获得所述近源点与所述震源的距离；再根据螺旋状的所述光缆接收到振动波的特征差异，获得所述振动波与所述光缆的相对方位，结合震源与光缆的距离和相对位置信息，即可获得所述震源相对于光缆的位置。通过这种方式有效地解决了现有技术中矿井微震震源定位效率十分低下的问题。
为使本申请的上述目的和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本申请实施例提供的震源定位方法流程示意图；
图2示出了本申请实施例提供的震源定位方法的全部流程示意图；
图3示出了本申请实施例提供的震源定位方法步骤S130的流程示意图；
图4示出了本申请实施例提供的震源定位方法步骤S140的流程示意图；
图5示出了本申请实施例提供的振动波传播的过程示意图；
图6示出了本申请实施例提供的震源定位装置结构示意图；
图7示出了本申请实施例提供的解调仪的结构示意图。
图标：101-震源定位装置；100-激光器；200-电光调制器；300-光电探测器；400-光缆；500-数据分析系统。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。
在本申请的描述中，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
当前很多研究人员已开展了对分布式振动传感(DAS，DistributedVibrationSensing)和分布式声动传感(DAS，Distributed Acoustic Sensing)的研究，有部分产品已经成熟并投入市场。并推广应用在油气开采开发、土木工程、管道、军事国防等领域。DVS或DAS采用直接探测瑞利散射光强度的方式进行震动信号探测。为提高探测信号强度，有研究人员采用基于麦克尔逊干涉仪的方式实现了DVS或DAS探测。当外界发生震动时，光纤纤芯发生变形，同时纤芯长度和折射率发生变化，背向瑞利散射光的相位随之发生变化，这些携带外界震动信息的信号光，反射回解调仪时，经光学系统处理，将微弱的相位变化转换为光强变化，经光电转换和信号处理后，进入计算机进行数据分析。根据反射信号和入射脉冲之间的时间差可以确定事件点在光纤中的位置，对信号模式识别也有了很大突破。但是对于震源信号在空间中的具体位置的定位研究还没有开展。只能笼统的告诉使用者在光缆的哪个部位发生了震动，但是不能给出震动事件与传感光缆的距离，也不能给出震动事件的方位。而矿井独特的巷道结构特征，DVS或DAS应用到矿井微震监测，可以避免点式传感器的缺点，只需要原来点式系统的信号传输线，而不需要钻孔、灌浆、传感器接到主线等工作，大大节省了工作量，提高了工作效率。但DVS或DAS还没有在矿井井下微震监测领域应用的报道。
第一实施例
请参见图1，图1示出了本申请实施例提供的震源定位方法流程示意图。本申请提供了的一种震源定位方法，应用于震源定位装置，所述震源定位方法包括：
步骤S110：获取震源产生的振动波到达所述光缆的近源点时，所述振动波的第一速度，光缆呈螺旋状沿直线巷道的内壁设置。
其中，需要说明地是，有条件的矿井在井下爆破时，在矿井不同地点布置速度传感器监测速度值，在爆破时质点峰值震动速度V的计算公式中K、α是与地形、地质条件有关的经验系数和衰减指数。基于爆破震动能量衰减规律、瑞利散射光传播规律，即可获得光缆中最大震动速度值作为第一速度。
步骤S120：获取震源产生的振动波到达所述光缆的远源点时，所述振动波的第二速度；
其中，需要说明地是，获取震源产生的振动波到达所述光缆的远源点时，所述振动波的第二速度。远源点为所述光缆可以探测到的可识别的信号终止点时的点。当所述振动波以最大震动速度沿光缆逐渐衰减到不可探测临界点波速值，此时振动波的速度即为第二速度。
步骤S130：根据所述第一速度、第二速度以及预设公式，获得所述近源点与所述震源的第一距离；
其中，需要说明地是，根据所述第一速度、第二速度以及预设公式，获得所述近源点与所述震源的第一距离。把爆破或岩层破裂区简化成一个点，而矿井巷道可以近似认为是一条直线，因而空间任何位置的震动点都可以和信号光缆共存于同一个平面内，也就是说，第一距离等于所述震源与所述光缆上最近的一点。
步骤S140：根据螺旋状的所述光缆接收到振动波的特征差异，获得所述振动波与所述光缆的相对方位；
其中，需要说明地是，这里可以利用震源与光缆距离不同导致接收能量的差异确定震源方位，也可以利用震源与光缆距离不同导致振动波到达螺旋状的光缆不同位置导致差异来确定震源相对方位。例如：振动波到达螺旋状的光缆的第一点的时间早于振动波到达螺旋状的光缆的第二点的时间，那么便可以判断震源在靠近所述第一点的相对方位。这里具体的根据螺旋状的所述光缆接收到振动波的什么特征来获得所述振动波与所述光缆的相对方位，不应理解为对本申请的限制。
步骤S150：根据所述近源点与所述震源的第一距离以及所述振动波与所述光缆的相对方位，获得所述震源的位置。
其中，需要说明地是，根据向量几何知识任何平面内相对位置关系可以凭借基于原点的一个向量来确定相对位置关系，向量又由方向和距离构成，因此可以凭借相对方位和第一距离，获得所述震源的位置。
在上述方案中，通过获取震源产生的振动波到达所述光缆的近源点和远源点的相应速度，根据所述第一速度、第二速度以及预设公式，获得所述近源点与所述震源的距离；再根据螺旋状的所述光缆接收到振动波的特征差异，获得所述振动波与所述光缆的相对方位，结合震源与光缆的距离和相对位置信息，即可获得所述震源相对于光缆的位置。通过这种方式从而有效地提高了矿井微震震源定位效率，即找到矿井微震震源方向和位置的效率。
请参见图2，图2示出了本申请实施例提供的震源定位方法的全部流程示意图。可选地，在本申请实施例中，在所述获取震源产生的振动波到达所述光缆的近源点时，所述振动波的第一速度之前，所述方法还包括：
步骤S90：接收所述光缆中散射回来的光，确定所述近源点为所述散射回来的光的强度最强的位置点。
请参见图2，可选地，在本申请实施例中，所述获取震源产生的振动波到达所述光缆的远源点时，所述振动波的第二速度，包括：
步骤S100：接收所述光缆中散射回来的光，确定所述远源点为所述散射回来的光的强度最弱与没有强度的临界位置点。
请参见图3，图3示出了本申请实施例提供的震源定位方法步骤S130的流程示意图。可选地，在本申请实施例中，所述根据所述第一速度、第二速度以及预设公式，获得所述近源点与所述震源的第一距离，包括：
步骤S131：建立第一速度与第一距离对应的第一预设关系；
其中，需要说明地是，建立第一速度与第一距离对应的第一预设关系，例如根据《爆破安全规程(GB 6722—2003)》，爆破时质点峰值震动速度V为：
Figure BDA0001769059550000091
其中，R是距离，K、α是与地形、地质条件有关的经验系数和衰减指数。炸药量Q，齐发爆破为总药量，延时爆破为最大一段药量。矿井防越界开采活动主要检测爆破事件，煤岩层破断产生的微震事件能量衰减也用上式进行近似，把微震事件能量转换为爆破炸药量大小。
步骤S132：建立第二速度与第二距离对应的第二预设关系，所述第二距离为所述振动波从所述震源到达所述远源点的距离；
其中，需要说明地是，建立第二速度与第二距离对应的第二预设关系，例如根据《爆破安全规程(GB 6722—2003)》，爆破时质点峰值震动速度V为：
Figure BDA0001769059550000092
其中，R是距离，K、α是与地形、地质条件有关的经验系数和衰减指数。炸药量Q，齐发爆破为总药量，延时爆破为最大一段药量。矿井防越界开采活动主要检测爆破事件，煤岩层破断产生的微震事件能量衰减也用上式进行近似，把微震事件能量转换为爆破炸药量大小。
步骤S133：获取所述第一距离和所述第二距离的三角函数关系；
其中，需要说明地是，获取所述第一距离和所述第二距离的三角函数关系
Figure BDA0001769059550000101
其中，RAD是震源与远源点的距离，RCD是震源与近源点的距离，RAC是远源点与近源点的距离。
步骤S134：根据所述第一预设关系、所述第二预设关系和所述三角函数关系，获得所述近源点与所述震源的第一距离。
其中，需要说明地是，基于光时域反射原理，通过监测后向瑞利散射光相位，确定光缆纤芯长度和折射率变化情况。微震事件点距离脉冲光入射点的距离d为：d＝c*t/(2n)；其中，c是光在真空中的传播速度，t为脉冲发射后到接收到散射光的双程时间，n为光纤折射率。联立以上的所述第一预设关系、所述第二预设关系和所述三角函数关系，即可获得所述近源点与所述震源的第一距离。
可选地，在本申请实施例中，所述建立第一速度与第一距离对应的第一预设关系，包括：
建立第一速度与第一距离对应的关系将其作为所述第一预设关系；
其中，需要说明地是，VCD是所述第一速度，RCD是所述第一距离，K是与地形条件有关的经验系数，α是与地质条件有关的衰减指数，Q是炸药量。
可选地，在本申请实施例中，所述建立第二速度与第二距离对应的第二预设关系，包括：
建立第二速度与第二距离对应的关系
Figure BDA0001769059550000103
将其作为所述第二预设关系；
其中，需要说明地是，VAD是所述第二速度，RAD是所述第二距离，K是与地形条件有关的经验系数，α是与地质条件有关的衰减指数，Q是炸药量。
可选地，在本申请实施例中，所述获取所述第一距离和所述第二距离的三角函数关系，包括：
获取所述第一距离和所述第二距离的三角函数关系
其中，需要说明地是，RCD是所述第一距离，RAD是所述第二距离，RAC是所述近源点到所述远源点的距离，tA是所述振动波从所述震源达到所述近源点的时间，tC是所述振动波从所述震源达到所述远源点的时间，c是光在真空中的传播速度，n是光纤折射率。
可选地，在本申请实施例中，所述根据所述第一预设关系、所述第二预设关系和所述三角函数关系，获得所述近源点与所述震源的第一距离，包括：
根据所述第一预设关系、所述第二预设关系和所述三角函数关系，获得
Figure BDA0001769059550000112
其中，需要说明地是，RCD是所述第一距离，tA是所述振动波从所述震源达到所述近源点的时间，tC是所述振动波从所述震源达到所述远源点的时间，c是光在真空中的传播速度，n是光纤折射率，VCD是所述第一速度，VAD是所述第二速度，α是与地质条件有关的衰减指数。
请参见图4，图4示出了本申请实施例提供的震源定位方法步骤S140的流程示意图。可选地，在本申请实施例中，所述根据螺旋状的所述光缆接收到振动波的特征差异，获得所述振动波与所述光缆的相对方位，包括：
步骤S141：根据螺旋状的所述光缆接收到振动波的时间先后，获得所述振动波与所述光缆的相对方位；或
步骤S142：根据螺旋状的所述光缆接收到振动波的能量大小，获得所述振动波与所述光缆的相对方位。
其中，需要说明地是，所述振动波与所述光缆的相对方位可以根据螺旋状的所述光缆接收到振动波的时间先后获得，也可以根据螺旋状的所述光缆接收到振动波的能量大小获得。为了具体的说明所述振动波与所述光缆的相对方位获得的方式，其获得的方式例如：
根据所述震动波到达巷道的第一板的时间早于第三板的时间，则判定所述震源的位置位于第一板相对于第三板的方向，所述巷道包括第一板、第二板、第三板和第四板，所述光纤依次靠近所述第一板、所述第二板、所述第三板和所述第四板螺旋设置；或
根据所述震动波到达巷道的第二板的时间早于第四板的时间，则判定所述震源的位置位于第二板相对于第四板的方向；或
根据所述震动波到达巷道的第三板的时间早于第一板的时间，则判定所述震源的位置位于第三板相对于第一板的方向；或
根据所述震动波到达巷道的第四板的时间早于第二板的时间，则判定所述震源的位置位于第四板相对于第二板的方向。
为了便于理解，下面介绍本申请实施例的另一种实施方式，具体的实施方式如下：
一种DVS或DAS矿井微震震源定位方法，根据弹性波在各向同性介质中球形传播规律进行微震震动波能量衰减参数计算。
请参见图5，图5示出了本申请实施例提供的振动波传播的过程示意图。在平面空间内的任何震源都可以简化为点震源D点，传感光缆400可以近似为一条直线，则二者可以确定一个平面，在这个平面内过震源D作光缆400的垂线，垂足为C，则C点处的光缆感应到最大震动强度的信号。震源7激发的弹性波以球面波的形式在空间中传播，光缆400中的C点感应到的震动波为球面波E，球面波继续向周围扩散，当能量衰减到传感光缆不可测时的球面波为F，与光缆400的交点为A和B，此两点关于C点对称。
在某一时刻T，微震震源触发的弹性波传播距离R与速度V的关系为：
Figure BDA0001769059550000131
DVS或DAS基于光时域反射(OTDR)原理，通过监测后向瑞利散射光相位，确定光缆纤芯长度和折射率变化情况。微震事件点距离脉冲光入射点的距离d为：
d＝c*t/(2n)
c是光在真空中的传播速度，t为脉冲发射后到接收到散射光的双程时间，n为光纤折射率。
根据《爆破安全规程(GB 6722—2003)》，爆破时质点峰值震动速度V为：
Figure BDA0001769059550000132
K、α是与地形、地质条件有关的经验系数和衰减指数。炸药量Q，齐发爆破为总药量，延时爆破为最大一段药量。矿井防越界开采活动主要检测爆破事件，煤岩层破断产生的微震事件能量衰减也用上式进行近似，把微震事件能量转换为爆破炸药量大小。
把爆破或岩层破裂区简化成一个点，而沿矿井巷道布置的DAS或DVS可以近似认为是一条直线，因而空间任何位置的震动点都可以和固定的DAS或DVS信号光缆共存于同一个平面内，如图4所示。过震源点D作传感光缆2的垂线，垂足为C，则震动发生后，光缆中C点距离震源最近，相比于光缆中的其它点，到达C点的震动波能量衰减最少，因而光缆中的C点处瑞利散射回的光强最强，因而震源必然位于以C点为圆心且垂直于光缆走向的圆上。而光缆可以探测到的可识别的信号终止点为A、B两点，则有：
Figure BDA0001769059550000141
Figure BDA0001769059550000142
其中，VAD为震源以球面波形式传播到A点时的波速，VCD为传播到C点时的波速，tA为传感光缆A点处脉冲光双程旅行时间，tC为C点处脉冲光双程旅行时间，联立上面3个式子，可以得到C点到D的距离，即震源到光缆最近的点为：
Figure BDA0001769059550000144
其中，VAD为震源以球面波形式传播到A点时的波速，VCD为传播到C点时的波速，tA为传感光缆A点处脉冲光双程旅行时间，tC为C点处脉冲光双程旅行时间，c是光在真空中传播的速度，α是与地质条件有关的衰减指数。
第二实施例
请参见图6，图6示出了本申请实施例提供的震源定位装置结构示意图。本申请还提供了一种震源定位装置101，震源定位装置101包括：激光器100、电光调制器200、光电探测器300、光缆400和数据分析系统500；电光调制器200的一侧与激光器100连接，电光调制器200远离激光器100的一侧与光电探测器300连接，光电探测器300远离电光调制器200的一侧与光缆400连接，光电探测器300远离电光调制器200的一侧与数据分析系统500电性连接，数据分析系统500用于执行如上震源定位方法。
其中，需要说明地是，震源定位装置101包括：激光器100、电光调制器200、光电探测器300、光缆400和数据分析系统500；电光调制器200的一侧与激光器100连接，电光调制器200远离激光器100的一侧与光电探测器300连接，光电探测器300远离电光调制器200的一侧与光缆400连接，光电探测器300远离电光调制器200的一侧与数据分析系统500电性连接，数据分析系统500用于执行如上震源定位方法。
可选地，在本申请实施例中，还包括巷道；所述巷道包括第一板、第二板、第三板和第四板；所述第一板、所述第二板、所述第三板和所述第四板共同围成四边形。
其中，需要说明地是，还包括巷道；所述巷道包括第一板、第二板、第三板和第四板；所述第一板、所述第二板、所述第三板和所述第四板共同围成四边形。
可选地，在本申请实施例中，在所述巷道的近端面、中端面和远端面的位置，所述光纤依次靠近所述第一板、所述第二板、所述第三板和所述第四板螺旋设置；所述近端面为靠近所述激光器且所述震动波到达所述光缆的距离较远处的所述光缆的横切面，所述中端面为所述震动波到达所述光缆的距离最近处的所述光缆的横切面，所述远端面为远离所述激光器且所述震动波到达所述光缆的距离较远处的所述光缆的横切面。
其中，需要说明地是，在所述巷道的近端面、中端面和远端面的位置，所述光纤依次靠近所述第一板、所述第二板、所述第三板和所述第四板螺旋设置；所述近端面为靠近所述激光器且所述震动波到达所述光缆的距离较远处的所述光缆的横切面，所述中端面为所述震动波到达所述光缆的距离最近处的所述光缆的横切面，所述远端面为远离所述激光器且所述震动波到达所述光缆的距离较远处的所述光缆的横切面。
为了便于理解，下面介绍本申请实施例提供的另一种实施方式，所述的另一种实施方式如下:
请参见图7，图7示出了本申请实施例提供的解调仪的结构示意图。一种DAS或DVS解调仪，即本实施例中的震源定位装置，所述DAS或DVS解调仪包括：激光器10、电光调制器11、放大器12、环形器13、干涉仪14、光电探测器15、光缆和数据分析系统17；电光调制器11的一侧与激光器10连接，电光调制器11远离激光器10的一侧与放大器12连接，放大器12远离激光器10的一侧与环形器13通过第一端口连接，环形器13远离放大器12的一侧与光缆通过第二端口连接，光缆靠近环形器13的一端与干涉仪14通过第三端口连接，干涉仪14远离环形器13的一侧与光电探测器15连接，光电探测器15远离干涉仪14的一侧与数据分析系统17电性连接，第三端口用于接收光缆散射回来的信号并发送给干涉仪14，数据分析系统17用于执行如上震源定位方法。
最后从光电探测器15得到的电压信号进入数据采集系统16，把采样数据送入到数据分析系统17中。当散射光返回到环形器13时，环形器13对信号起了一次干涉作用，再从环形器进入迈克尔逊干涉仪14则进行了第二次干涉。数据采集系统采用100MHz的高速数据采集卡。
本申请提供了一种震源定位方法及装置，通过获取震源产生的振动波到达所述光缆的近源点和远源点的相应速度，根据所述第一速度、第二速度以及预设公式，获得所述近源点与所述震源的距离；再根据螺旋状的所述光缆接收到振动波的特征差异，获得所述振动波与所述光缆的相对方位，结合震源与光缆的距离和相对位置信息，即可获得所述震源相对于光缆的位置。通过这种方式有效地解决了现有技术中矿井微震震源定位效率十分低下的问题。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种震源定位方法，其特征在于，应用于震源定位装置，所述震源定位方法包括：
获取震源产生的振动波到达光缆的近源点时，所述振动波的第一速度，所述光缆呈螺旋状沿直线巷道的内壁设置；
获取震源产生的振动波到达所述光缆的远源点时，所述振动波的第二速度；
根据所述第一速度、第二速度以及预设公式，获得所述近源点与所述震源的第一距离；
根据螺旋状的所述光缆接收到振动波的特征差异，获得所述振动波与所述光缆的相对方位；
根据所述近源点与所述震源的第一距离以及所述振动波与所述光缆的相对方位，获得所述震源的位置；
所述根据所述第一速度、第二速度以及预设公式，获得所述近源点与所述震源的第一距离，包括：
建立第一速度与第一距离对应的第一预设关系；
建立第二速度与第二距离对应的第二预设关系，所述第二距离为所述振动波从所述震源到达所述远源点的距离；
获取所述第一距离和所述第二距离的三角函数关系；
根据所述第一预设关系、所述第二预设关系和所述三角函数关系，获得所述近源点与所述震源的第一距离；所述根据所述第一预设关系、所述第二预设关系和所述三角函数关系，获得所述近源点与所述震源的第一距离，包括：根据所述第一预设关系、所述第二预设关系和所述三角函数关系，获得其中，RCD是所述第一距离，tA是所述振动波从所述震源达到所述近源点的时间，tC是所述振动波从所述震源达到所述远源点的时间，c是光在真空中的传播速度，n是光纤折射率，VCD是所述第一速度，VAD是所述第二速度，α是与地质条件有关的衰减指数。
2.如权利要求1所述的震源定位方法，其特征在于，在所述获取震源产生的振动波到达所述光缆的近源点时，所述振动波的第一速度之前，所述方法还包括：
接收所述光缆中散射回来的光，确定所述近源点为所述散射回来的光的强度最强的位置点。
3.如权利要求1所述的震源定位方法，其特征在于，所述获取震源产生的振动波到达所述光缆的远源点时，所述振动波的第二速度，包括：
接收所述光缆中散射回来的光，确定所述远源点为所述散射回来的光的强度最弱与没有强度的临界位置点。
4.如权利要求1所述的震源定位方法，其特征在于，所述建立第一速度与第一距离对应的第一预设关系，包括：
建立第一速度与第一距离对应的关系
Figure FDA0002238722950000021
将其作为所述第一预设关系；
其中，VCD是所述第一速度，RCD是所述第一距离，K是与地形条件有关的经验系数，α是与地质条件有关的衰减指数，Q是炸药量。
5.如权利要求1所述的震源定位方法，其特征在于，所述建立第二速度与第二距离对应的第二预设关系，包括：
建立第二速度与第二距离对应的关系
Figure FDA0002238722950000022
将其作为所述第二预设关系；
其中，VAD是所述第二速度，RAD是所述第二距离，K是与地形条件有关的经验系数，α是与地质条件有关的衰减指数，Q是炸药量。
6.如权利要求1所述的震源定位方法，其特征在于，所述获取所述第一距离和所述第二距离的三角函数关系，包括：
获取所述第一距离和所述第二距离的三角函数关系
Figure FDA0002238722950000031
其中，RCD是所述第一距离，RAD是所述第二距离，RAC是所述近源点到所述远源点的距离，tA是所述振动波从所述震源达到所述近源点的时间，tC是所述振动波从所述震源达到所述远源点的时间，c是光在真空中的传播速度，n是光纤折射率。
7.如权利要求1-6任一所述的震源定位方法，其特征在于，所述根据螺旋状的所述光缆接收到振动波的特征差异，获得所述振动波与所述光缆的相对方位，包括：
根据螺旋状的所述光缆接收到振动波的时间先后，获得所述振动波与所述光缆的相对方位；或
根据螺旋状的所述光缆接收到振动波的能量大小，获得所述振动波与所述光缆的相对方位。
8.一种震源定位装置，其特征在于，所述震源定位装置包括：激光器、电光调制器、光电探测器、光缆和数据分析系统；所述电光调制器的一侧与所述激光器连接，所述电光调制器远离所述激光器的一侧与所述光电探测器连接，所述光电探测器远离所述电光调制器的一侧与所述光缆连接，所述光电探测器远离所述电光调制器的一侧与所述数据分析系统电性连接，所述数据分析系统用于执行如权利要求1-6任一所述的震源定位方法。
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