CN117950077A - 一种分布式光纤传感检测方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及分布式光纤传感探测技术领域，公开了一种分布式光纤传感检测方法，包括：获取散射光信号；解调散射光信号，得到声波的波形信息，进行时间提取；采用地震散射剖面算法进行地层深度提取；将时间和地层深度带入反射波速公式中，得到声波在土壤中各个地层的传播速度；根据传播速度与土壤的含盐率的关系，计算土壤中的各个地层的含盐率。本申请提供的方法可实现地层含盐率的实时检测、大范围检测，检测效率高。而且检测光缆能抵抗电磁场干扰，具有测量迅速、安装方便、有效的优点，能够极大地降低测量成本，并且检测光缆的布设不会影响土质，对地层作物无辐射作用。
Description
技术领域
本申请涉及分布式光纤传感探测技术领域，尤其涉及一种分布式光纤传感检测方法。
背景技术
近年来，海水入侵灾害日益严重。海水入侵可引发地下水水质恶化、土壤退化等生态环境问题，严重制约社会的可持续发展。多种因素对海水入侵的影响并非多因子影响的线性叠加，从而使预测海水入侵的演化过程变得十分困难，对于土壤中盐分检测的方法有很多，大多使用电阻率法、电导率法、频率响应法、遥感检测含盐方法。但是这些测量方法只是对土壤整体含盐率状况做出大概的估算，并不能实现大范围的含盐率的检测，导致检测效率低，检测结果不理想。
发明内容
本申请提供了一种分布式光纤传感检测方法，以解决现有检测效率低且无法实现大范围检测的问题。
本申请提供了一种分布式光纤传感检测方法，应用于分布式光纤传感检测系统，系统包括设置在土壤表面的震源，埋设于土壤内第一深度处的检测光缆，光纤传感器和控制器，光纤传感器被配置为：产生检测光信号，接收检测光缆在传输检测光信号期间产生的散射光信号，将散射光信号转换为数字信号，其中，散射光信号随检测光缆的应变状态的变化而变化，控制器被配置为：基于数字信号计算土壤的含盐率；分布式光纤传感检测方法包括：获取散射光信号；解调散射光信号，得到声波的波形信息，在波形信息中进行时间提取；采用地震散射剖面算法处理波形信息，在波形信息中进行地层深度提取；将时间和地层深度带入反射波速公式中，得到声波在土壤中各个地层的传播速度；根据声波在土壤中的传播速度与土壤的含盐率的关系，计算土壤中的各个地层的含盐率。
可选的，解调散射光信号，得到声波的波形信息，在波形信息中进行时间提取，包括：波形信息中的时间为：声波从震源传递至土壤中各个位置点后，反射到检测光缆上的作用点的时间；所述作用点为所述震源沿地表传递至所述检测光缆上形成的；其中，震源、位置点、作用点之间的连线组成等腰三角形，且位置点为等腰三角形的顶点；各个位置点分布在土壤不同深度的地层中。
可选的，将时间和地层深度带入反射波速公式中，得到声波在土壤中各个地层的传播速度，包括：根据声波从震源经各个位置点反射至作用点的路程与声波从震源经过各个位置点反射至作用点的时间，计算声波在土壤中的各个地层的传播速度。
可选的，根据余弦定理，各个位置点所在地层的深度、声波从震源到检测光缆上作用点距离的一半，计算声波从震源传递至各个位置点的路程；其中，声波从震源经过各个位置点反射至作用点的路程为声波从震源传递至各个位置点的路程的二倍。
可选的，将时间和地层深度带入反射波速公式中，还包括：采用软件对反射波速公式进行编写，反射波速公式为：
；
其中，为声波从震源到检测光缆的作用点之间的距离，/>为检测光缆沿地表接收到声波的时间，/>为声波在地表传播的平均速度，/>为震源垂直于检测光缆的距离，/>为各个作用点与震源在检测光缆上投影之间的距离；/>为声波在各个地层间的平均速度，/>为声波在各个地层传递的平均时间，/>为声波在第/>层走过的路程。
可选的，采用地震散射剖面算法处理波形信息，在波形信息中进行地层深度提取，包括：根据陡变差异系数和入射波的惯性力的乘积，与散射波的强度之间的关系，以及，散射波的波场与土壤各地层间散射体的散射波场之间的关系，计算声波在土壤中传播的地层深度。
本申请提供的分布式光纤传感检测方法，包括：获取散射光信号；解调散射光信号，得到声波的波形信息，在波形信息中进行时间提取；采用地震散射剖面算法处理波形信息，在波形信息中进行地层深度提取；将时间和地层深度带入反射波速公式中，得到声波在土壤中各个地层的传播速度；根据声波在土壤中的传播速度与土壤的含盐率的关系，计算土壤中的各个地层的含盐率。本申请提供分布式光纤传感检测方法，通过接收震源传递到检测光缆上各个作用点的时间以及地层深度，能够有效地进行声波在各个地层速度的推导，进而实现地层含盐率的实时检测、大范围检测，检测效率高。而且检测光缆能很好抵抗外界电磁场的干扰，具有测量迅速、安装方便、有效的优点，能够极大地降低测量成本，并且检测光缆的布设不会影响土质，对地层作物无辐射作用。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的分布式光纤传感检测系统的安装示意图；
图2是本申请实施例提供的分布式光纤传感检测方法的流程示意图；
图3是声波在地层间散射成像的原理图；
图4是声波的传播速度和水盐拟合关系曲线；
图5是声波的传播速度与地层深度的剖视图；
图6是地层盐分与地层深度的剖视图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚地描述。显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的其他实施例，都属于本申请的保护范围。
以下，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
此外，本申请中，“上”、“下”、“内”、“外”等方位术语是相对于附图中的部件示意置放的方位来定义的，应当理解到，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。
近年来，海水入侵灾害日益严重。受气候变化和人类活动的双重影响，全球海岸地区都面临着海水入侵的威胁。海水入侵可引发地下水水质恶化、土壤退化等生态环境问题，严重制约社会的可持续发展。多种因素对海水入侵的影响并非多因子影响的线性叠加，从而使预测海水入侵的演化过程变得十分困难，因此科学管理沿海地区地下水，掌握地下水位及盐度的动态变化，对合理开发利用海岸带地下水资源，防止海水入侵加剧，保护海岸带生态环境有十分重要的指导意义。
对于土壤中盐分检测的方法大多使用电阻率法或电导率法，电阻率法是利用地壳中不同岩石间导电性（以电阻率表示）的差异，通过观测与研究在地下人工建立的稳定电流场的分布规律，来寻找煤和其它有益矿产和地下水，以及解决有关地质问题的一种电法勘探方法。电阻率法或电导率法虽然可以进行盐分检测，但是只能原位检测，无法实现大范围测量。
为了实现连续的原位检测，还可以采用其他方法，例如频率响应法可以同时测量含水率和含盐率，但水对土壤电导率的影响，增加了从电导率中预测盐分的难度；遥感检测含盐方法先用电导率法获取了原位含盐信息，再分别基于遥感图像和地面调查数据，分别测试土壤电导率和最小二乘模型，来反演出土壤电导率的空间分布，可大范围检测但成本较高还需考虑大气层辐射进行参数矫正；基于频率扫描相敏光学时域反射法(φ-OpticalTime Domain Reflectometer，φ-OTDR)和聚酰亚胺化单模光纤的分布式光纤盐度传感法，聚酰亚胺材料吸水盐后会发生体积变化，光纤会有一个压力变化，不同盐度下光纤会有不同的频移值，实现了连续原位检测。
上述方法中，虽然可以实现原位检测，但是仍存在着检测效率低且无法实现大范围检测的问题。
为了解决上述技术问题，本申请实施例提供一种分布式光纤传感检测方法，应用于分布式光纤检测系统。分布式光纤检测系统采用光纤连接光纤检测装置和检测光缆，并将检测光缆埋设在距土壤地面一定深度的地下，以检测土壤内的含盐率。
图1是本申请实施例提供的分布式光纤传感检测系统的安装示意图。
参见图1，本申请实施例提供的分布式光纤传感检测系统包括设置在土壤表面的震源，埋设于土壤内第一深度处的检测光缆，光纤传感器和控制器，光纤传感器被配置为：产生检测光信号，接收检测光缆在传输检测光信号期间产生的散射光信号，将散射光信号转换为数字信号，其中，散射光信号随检测光缆的应变状态的变化而变化，控制器被配置为：基于数字信号计算土壤的含盐率。
具体地，震源的数量为多个，多个震源的连线与检测光缆平行设置，采用连续震源的方式进行采样。检测光缆设置在被测土壤内的第一深度处。光纤传感器用于产生检测光信号，设置在土壤上方。光纤传感器与检测光缆之间通过光纤连接，光纤传感器与控制器电连接。其中，散射光信号可以随检测光缆的应变状态的变化而变化。
示例性的，检测光缆的应变状态变化越大，表示受到的振动越大，散射光信号的强度越强；或者，检测光缆的应变状态变化越小，可以表示受到的振动越小，散射光信号的强度越弱。
在光纤传感器将散射光信号转换为数字信号之后，控制器基于数字信号计算土壤的含盐率。
图2是本申请实施例提供的分布式光纤传感检测方法的流程示意图。
参见图2，本申请实施例提供的分布式光纤传感检测方法可以由以下步骤S100至步骤S500实现。
步骤S100：获取散射光信号。
其中，步骤S100可以通过以下步骤S101至步骤S103所实现。
步骤S101：向检测光缆中发送检测光信号。
具体地，开启光纤传感器，产生检测光信号，并通过检测光缆传输检测光信号。
步骤S102：利用震源产生在土壤中传递的声波。
开启震源，使土壤受到振动。具体可以通过震源砸击地面的方式使土壤振动。这样，在土壤内，可以以声波的形式传递振动。
步骤S103：接收检测光缆中产生的散射光信号。
步骤S200：解调散射光信号，得到声波的波形信息，在波形信息中进行时间提取。
具体地，对散射光信号进行解调，可以得到声波在传递过程中产生的声波信息。其中，提取声波信息中时间参数，以便后续对声波速度的计算。
在步骤S200中，波形信息中的时间为声波在传递过程中产生的时间。可以包括声波从震源传递至土壤各个位置点后，反射到检测光缆上的作用点的时间。其中，作用点为震源沿地表传递至检测光缆上形成的。震源、位置点、作用点之间的连线组成等腰三角形，且位置点为等腰三角形的顶点；各个位置点分布在土壤不同深度的地层中。
值得注意的是，本申请实施例中对散射光信号的解调可以采用多种解调方法，并未限定单一的解调方法，具体可根据实际的地质需求进行解调方法的选取。
继续参见图1，以平行震源中的一个震源为例阐述本申请实施例中的检测方法。其中，平行震源中的其他震源未示出。其中，以Z点表示一个震源位置。
可以理解的是，震源Z在产生振动并传递声波的过程中，这些声波可以沿着不同方向传播，一部分声波可以沿着地表传播，例如从震源Z可以直接传递至检测光缆上形成的作用点C或震源Z直接传递至检测光缆上形成的作用点D。另一部分声波分别从震源Z传递至土壤中各个地层的位置点后，反射回检测光缆上的作用点。
以位置点A1为例，反射回检测光缆上的作用点C，位置点A2、A3、A4也分别反射回检测光缆上的作用点C，可以理解的是，A1、A2、A3、A4可以沿垂直方向的投影重合，这样才会共同反射回相同的作用点C。同时，震源Z到作用点C之间的距离为震源Z到检测光缆之间的最小距离。也就是说，震源Z与作用点C之间的连线与检测光缆垂直。而对于位置点B，位置点B是区别于作用点A1、A2、A3、A4的位置点。位置点B沿垂直方向的投影与作用点A1、A2、A3、A4不同。震源传递至土壤中位置点B后，反射到检测光缆上的作用点D。其中，各个位置点分布在土壤不同深度的地层中。
在一些实施例中，根据声波从震源经各个位置点反射至作用点的路程与声波从震源经过各个位置点反射至作用点的时间计算土壤中的各个地层的传播速度。
以位置点B为例，声波经过位置点B的时间为声波传递至位置点B后再反射至作用点D的时间。
继续参见图1，震源Z、位置点B、作用点D之间的连线，组成等腰三角形，其中，位置点B为等腰三角形的顶点，线段ZB和线段BD的距离相等。
那么，经过位置点B的声波的速度即可通过声波传递的路程以及传递的时间进行计算。
具体地，经过位置点B的声波的传递路程即为声波从震源Z经过位置点B后反射至作用点D的路程，也即线段ZB和线段BD之间的距离。而经过位置点B的声波的传递时间即为声波从震源Z经过位置点B后反射至作用点D的时间，而这里的时间在步骤S400中即可得到。
在一些实施例中，根据余弦定理，各个位置点所在地层的深度、声波从震源到检测光缆上作用点距离的一半，计算声波从震源传递至各个位置点的路程；其中，声波从震源经过各个位置点反射至作用点的路程为声波从震源传递至各个位置点的路程的二倍。
带入公式：；
其中，为声波从震源到检测光缆的作用点之间的距离，/>为声波在第/>层走过的路程，/>为土壤在地下/>层的深度。/>也可以理解为声波从震源到光缆上作用点之间传播的最短距离，这里的最短是相对声波在地层内的传播距离而言。
继续参见图1，仍以位置点B为例，三角形ZBD为等腰三角形，那么根据余弦定理，从位置点B向底边ZD做垂线，得到线段BE，也就是等腰三角形ZBD的高，同时也是位置点B到土壤地表的距离，也就是位置点B的深度。
那么，在直角三角形ZBE中，斜边ZB即为经过位置点B的声波从震源Z到检测光缆上作用点D的传递路程的一半，线段BE即为位置点B所在地层的深度，线段ZE即为作用点D与震源Z之间距离的一半。
需要强调的是，本申请实施例中的检测光缆埋设在地下第一深度处，该第一深度较小，由于声波传递较快，在实际计算过程中，可以视作线段BE即为位置点B到土壤地表的距离。
步骤S300：采用地震散射剖面算法处理波形信息，在波形信息中进行地层深度提取。
地震散射剖面法以地震散射理论为基础，通过反射与散射的混合模型来解析地下空间结构，有利于提高浅表层小尺度离散地质体勘查资料的信噪比和分辨能力。
在步骤S300中，采用地震散射剖面算法处理步骤S200中解调得到的波形信息，可以得到地层深度参数。这样在步骤S200中得到时间参数以及步骤S300中得到地层深度之后，即可计算声波的传播速度。
其中，在步骤S300中，可以根据陡变差异系数和入射波的惯性力的乘积，与散射波的强度之间的关系，以及，散射波的波场与土壤各地层间散射体的散射波场之间的关系，计算声波在土壤中传播的地层深度。
具体地，陡变差异系数和入射波的惯性力的乘积，与散射波的强度成正比：散射波的波场是土壤各地层间散射体的散射波场之和。
图3是声波在地层间散射成像的原理图。
参见图3，由于土壤中不同地层的成分不同，可以将其看做是非均匀介质，在声波传递至土壤各个地层中时，可以理解为声波在非均匀介质内波动，介质中传播的总波场包括入射波的波场/>和散射波的波场/>，可表示成两者之和的形式：
；
非均匀介质的波速分布可表示成缓变波速和陡变差异系数/>的组合形式：
，可以得出/>；
非均匀介质的波动方程有两个，一个是入射波的方程，另一个散射波的方程。其中，为波速分布，表示真实情况下地层的声波速度受到地层介质（陡变差异系数）的影响。
入射波的方程形式为弹性介质中地震波传播的控制方程：
；
非弹性介质中波速是缓变波速，散射波是曲线传播，入射波与散射波满足下式关系，其中，陡变差异系数和入射波的惯性力的乘积，与散射波的强度成正比：
；
其中，为声波传递的时间，/>为入射波，/>为散射波。
散射波的方程中，表面上任一点接收到的散射波，是区域内非均匀体散射波延时叠加的总和：
。
其中，，/>为声波在各个地层的空间位置；陡变差异系数/>可以表征岩土介质力学性状的散射强度，/>为区域内非均匀体表面元，/>为区域内非均匀体表面积。
各点散射记录是所有差异体散射延时叠加的总合，因为每点的记录包含着所有散射点散射的总合，据此可以使用多点激发和多点接收的散射记录，通过反演重建地下介质的散射体与波速分布的图像。这就是地震散射波勘探的基本原理。
这样，在计算得到声波在各个地层的空间位置，/>后，根据空间位置可以计算得到声波在土壤中传播的地层深度。
其中，空间位置，/>采用三维位置的表示方式。也就是说，/>，/>中分别包括三个坐标轴的坐标。这样，根据空间位置/>，/>就可以得到各个位置点所在地层的深度。
在得到地层深度之后，结合余弦定理，各个位置点所在地层的深度、声波从震源到检测光缆上作用点距离的一半，计算声波从震源传递至各个位置点的路程。其中，震源到检测光缆上作用点的距离可以结合散射光信号作用在检测光缆上的位置得到。
步骤S400：将时间和地层深度带入反射波速公式中，得到声波在土壤中各个地层的传播速度。
在得到时间和地层深度之后，将时间和地层深度带入反射波速公式中，可以得到声波在土壤中各个地层的传播速度。
具体地，可以采用Matlab软件对反射波速公式进行编写，反射波速公式为：
；
其中，为声波从震源到检测光缆的作用点之间的距离，/>为检测光缆接收到声波的时间，/>为声波在地层表面传播的平均速度，/>为震源垂直于检测光缆的距离，/>为各个作用点与震源在检测光缆上投影之间的距离；/>为声波在各个地层间的平均速度，/>为声波在各个地层的平均时间，/>为声波在第/>层走过的路程，/>为土壤在地下/>层的深度。
继续参见图1，仍以位置点B为例，为线段ZD的长度，/>为线段ZC的长度。震源Z在检测光缆上的投影为C点，那么，/>为作用点D与C点之间的距离，也就是图中的/>。/>为位置点B在地下/>层的深度，也就是线段BE的长度。
以位置点A1为例，A1所在地层深度为h1，声波经过位置点A1走过的路程为，声波在深度为h1的地层传播的平均时间为/>。
以位置点A2为例，A2所在地层深度为h2，声波经过位置点A2走过的路程为，声波在深度为h2的地层传播的平均时间为/>。
以位置点A3为例，A3所在地层深度为h3，声波经过位置点A3走过的路程为，声波在深度为h3的地层传播的平均时间为/>。
为方便对本申请实施例中提供方法的理解，下面分别介绍反射波速公式中的各个公式的含义以及计算过程。仍以位置点B为例进行介绍。
反射波速公式的第一个公式中，计算声波在地表传播的平均速度，声波在地表传播的距离为，声波沿地表从震源Z传递至作用点D的时间为/>，那么，声波在地表传播的平均速度为/>。
反射波速公式的第二个公式中，在三角形ZCD中，线段ZC的长度为，线段CD的长度为/>，线段ZD的长度是/>。由于作用点C为震源Z在检测光缆上的投影，线段ZC垂直于线段CD，那么，三角形ZCD为直角三角形，满足反射波速公式中的/>，其中，/>即为，/>即为/>。
反射波速公式的第三个公式中，声波在第层走过的路程为声波从震源经过位置点B后达到作用点D的路程，也就是说/>为线段ZB和线段BD的距离的和，也即二倍的线段ZB。/>为声波在线段ZB和线段BD间传递的平均速度，/>为声波在线段ZB和线段BD间传递的平均时间。那么即可推导出/>。其中，/>为声波在各地层间传播的平均速度，简称声波的传播速度。
上述反射波速公式中的时间可通过步骤S200中解调得到，地层深度可在步骤S300中得到。
步骤S500：根据声波在土壤中的传播速度与土壤的含盐率的关系，计算土壤中的各个地层的含盐率。
在得到声波在土壤中的传播速度之后，根据布鲁萨特模型中的速度与含盐率之间的关系，计算各个地层的含盐率。
将得到的声波在各个地层的传播速度带入下述公式1中，计算各个地层的含盐率。
公式1：；
其中，公式1为布鲁萨特模型，为声波在各个地层的传播速度，也即步骤S600中计算的得到的/>，/>为参数，/>的取值范围为[0，1]，/>的取值范围为[10-10，10-12]，/>为土壤有效应力，/>为土壤的总密度，/>为土壤的孔隙度，/>为水盐饱和度/>的函数，，/>为空气的体积模量，/>为水的体积模量。
具体地，将带入公式1中，在布鲁萨特模型基础上，确保土壤含水量不变，使用最小二乘法拟合土壤声波传播速度/>与水盐率/>的关系曲线，再根据各个地层的深度，计算得到各个地层的含盐率。
图4是声波的传播速度和水盐拟合关系曲。
参见图4，声波的传播速度与盐分的拟合关系为y=0.254x+99.784；R2=0.7784。
其中，x为盐分，也就是含盐率，y为声速，也就是声波的传播速度。R2为决定系数，表示x解释相应变量随y的变化比例。R2越大，拟合关系的变异越大，即表示拟合关系对含盐率和声波的传播速度之间的关系的反应更加准确。
图5是声波的传播速度与地层深度的剖视图。
图6是地层盐分与地层深度的剖视图。
参见图5可见，声波在不同地层的传播速度不同。参见图6可见，土壤不同深度的地层的盐分含量不同。根据本申请实施例提供的方法中，声波传感技术具有较宽的测试频率，可到达10Hz~10000Hz，因此，对不同声波频率具有较好的灵敏度。通过接收震源传递到检测光缆上各个位置的时间以及地层深度，能够有效地进行声波在各个地层声速的推导，进而实现地层含盐率的实时检测、大范围检测，检测效率高。而且检测光缆能很好抵抗外界电磁场的干扰，具有测量迅速、安装方便、有效的优点，能够极大地降低测量成本，并且检测光缆的布设不会影响土质，对地层作物无辐射作用。
需要说明的是，本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求指出。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (5)
1.一种分布式光纤传感检测方法，应用于分布式光纤传感检测系统，其特征在于，所述分布式光纤传感检测系统包括设置在土壤表面的震源，埋设于土壤内第一深度处的检测光缆，光纤传感器和控制器，所述光纤传感器被配置为：产生检测光信号，接收所述检测光缆在传输所述检测光信号期间产生的散射光信号，将所述散射光信号转换为数字信号，其中，所述散射光信号随所述检测光缆的应变状态的变化而变化，所述控制器被配置为：基于所述数字信号计算所述土壤的含盐率；所述分布式光纤传感检测方法包括：
获取所述散射光信号；
解调所述散射光信号，得到声波的波形信息，在所述波形信息中进行时间提取；
采用地震散射剖面算法处理所述波形信息，在所述波形信息中进行地层深度提取；
将所述时间和所述地层深度带入反射波速公式中，得到所述声波在土壤中各个地层的传播速度；
根据所述声波在土壤中的传播速度与土壤的含盐率的关系，计算土壤中的各个地层的含盐率；
所述解调所述散射光信号，得到声波的波形信息，在所述波形信息中进行时间提取，包括：
所述波形信息中的时间为：所述声波从所述震源传递至土壤中各个位置点后，反射到所述检测光缆上的作用点的时间；所述作用点为所述震源沿地表传递至所述检测光缆上形成的；
其中，所述震源、所述位置点、所述作用点之间的连线组成等腰三角形，且所述位置点为所述等腰三角形的顶点；各个所述位置点分布在土壤不同深度的地层中。
2.根据权利要求1所述的分布式光纤传感检测方法，其特征在于，将所述时间和所述地层深度带入反射波速公式中，得到所述声波在土壤中各个地层的传播速度，包括：
根据所述声波从所述震源经各个所述位置点反射至所述作用点的路程与所述声波从所述震源经过各个所述位置点反射至所述作用点的时间，计算所述声波在土壤中的各个地层的传播速度。
3.根据权利要求2所述的分布式光纤传感检测方法，其特征在于，还包括：
根据余弦定理，各个所述位置点所在地层的深度、所述声波从所述震源到所述检测光缆上所述作用点距离的一半，计算所述声波从所述震源传递至各个所述位置点的路程；
其中，所述声波从所述震源经过各个所述位置点反射至所述作用点的路程为所述声波从所述震源传递至各个所述位置点的路程的二倍。
4.根据权利要求3所述的分布式光纤传感检测方法，其特征在于，
所述将所述时间和所述地层深度带入反射波速公式中，还包括：
采用软件对所述反射波速公式进行编写，所述反射波速公式为：
；
其中，为所述声波从震源到所述检测光缆的作用点之间的距离，/>为所述检测光缆沿地表接收到所述声波的时间，/>为所述声波在地表传播的平均速度，/>为所述震源垂直于所述检测光缆的距离，/>为各个所述作用点与所述震源在所述检测光缆上投影之间的距离；/>为所述声波在各个地层间的平均速度，/>为所述声波在各个地层传递的平均时间，为所述声波在第/>层走过的路程。
5.根据权利要求1所述的分布式光纤传感检测方法，其特征在于，
所述采用地震散射剖面算法处理所述波形信息，在所述波形信息中进行地层深度提取，包括：
根据陡变差异系数和入射波的惯性力的乘积，与散射波的强度之间的关系，以及，散射波的波场与土壤各地层间散射体的散射波场之间的关系，计算所述声波在土壤中传播的地层深度。
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Also Published As
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|---|---|
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