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龙图腾网获悉中国石油大学(华东)申请的专利一种用于油气录井的抗温压振动甲烷碳同位素检测系统获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN121678603B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-12发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202610188688.3，技术领域涉及：G01N21/39；该发明授权一种用于油气录井的抗温压振动甲烷碳同位素检测系统是由李国林;谷健宇;杨金旭;赵文宣设计研发完成，并于2026-02-10向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种用于油气录井的抗温压振动甲烷碳同位素检测系统在说明书摘要公布了：本发明公开了一种用于油气录井的抗温压振动甲烷碳同位素检测系统，属于油气录井技术领域，该系统包括气样预处理模块、光学传感模块、驱动与温控模块、核心控制与算法模块。核心控制模块以FPGA实现，集成自适应多分辨率扫描与压缩感知重构算法。方法包括：对激光器进行电流分段扫描与波长调制；通过MEMS振镜闭环控制实现光路抗振耦合；获取稀疏采样光谱数据；利用压缩感知重构高分辨率光谱；采用Voigt线型拟合反演¹²CH4和¹³CH4浓度并计算δ¹³C值。显著提升了在录井现场温压振动耦合扰动环境下甲烷碳同位素检测的精度、速度与长期稳定性。

本发明授权一种用于油气录井的抗温压振动甲烷碳同位素检测系统在权利要求书中公布了：1.一种用于油气录井的抗温压振动甲烷碳同位素检测系统，其特征在于，包括气样预处理模块、光学传感模块、信号采集与处理模块、核心控制与算法模块和用户交互模块； 所述气样预处理模块包括依次连接的脱气器、沉淀瓶、过滤器和样品泵，用于从钻井液中脱出甲烷气体，并进行气液分离、颗粒物过滤和流量稳定； 所述光学传感模块包括DFB激光器、光纤准直器、反射镜、MEMS微型振镜、离轴积分腔和探测器；所述DFB激光器发出的激光，经MEMS微型振镜动态调节入射角度后，耦合进入离轴积分腔，在腔内高反镜的作用下形成长光程多次反射，与待测气样发生吸收作用后，出射光被探测器接收并转换为电信号； 所述信号采集与处理模块包括： 驱动电流模块，与所述DFB激光器连接，用于提供驱动电流； 温控电路模块，与所述DFB激光器连接，用于稳定其工作温度以抑制波长漂移； 前置放大器与模数转换器，与所述探测器连接，用于对探测器输出信号进行放大和数字化采样； 数字锁相模块，用于对数字化信号进行同步解调以提取有效吸收特征参数； 所述核心控制与算法模块，以XilinxSpartan-7FPGA为主控制器，分别与所述驱动电流模块、温控电路模块、MEMS微型振镜、模数转换器以及用户交互模块电性连接，模块内集成并运行自适应多分辨率扫描与压缩感知重构算法，对采集的稀疏采样的光谱数据进行高分辨率重构，进而完成¹²CH4和¹³CH4的浓度反演及δ¹³C值的计算； 所述用户交互模块，与核心控制与算法模块连接，用于参数配置、系统状态监控、检测结果显示及告警； 所述核心控制与算法模块中集成的自适应多分辨率扫描与压缩感知重构算法，执行流程包括如下步骤： S1：在激光工作电流范围内，以步长对目标谱段进行一次粗分辨率扫描，得到粗扫电流序列，其中，为粗扫采样点数，序列中第个粗扫采样点的电流值表达式为： ； 其中所述目标谱段为根据¹²CH4与¹³CH4目标吸收谱线位置并结合激光器波长调谐范围确定的扫描波长范围，用于在粗分辨率扫描阶段覆盖目标吸收峰及其邻近背景区域； 根据激光器的波长–电流标定关系，将电流序列映射为粗扫波长序列，，序列中第个粗扫采样点的波长值表达式为： ； 对每个粗扫采样点，计算吸光度： ； 其中，为透射光强，为参考光强； 由此得到粗扫光谱序列，； S2：计算每个粗扫采样点的局部光谱变化强度： ； 选取满足的采样点，为预设阈值，将索引相邻或间隔小于预设合并阈值的粗扫采样点归并为同一个集合，并将该集合所覆盖的波长范围定义为一个连续的高信息量子区间，最终得到个子区间，记为； S3：在每个高信息量子区间内，采用伪随机方法选取个稀疏采样点，构成稀疏采样点集合，远小于子区间内的稀疏采样点数； 将各子区间的稀疏采样点集合并得到全局稀疏采样点集合： ； 其中，为全局稀疏采样点总数，为集合内的稀疏采样点数； 控制激光器依次在全局稀疏采样点集合中的每个波长位置，进行停留，以数字锁相解调得到的幅值信息作为该稀疏采样点处与激光调制同步的透射光强表征量；由于探测器输出信号幅值与入射透射光功率成正比，且锁相解调过程有效抑制了非同步噪声与直流漂移分量，因此所述幅值信息能够等效表征该波长处的透射光强;将该幅值信息与对应的参考光强进行归一化处理，并对二者比值取负对数方式计算每个稀疏采样点处的吸光度，构成观测向量； S4：将步骤S2中得到的M个高信息量子区间的并集，定义为待重构的目标波段，在目标波段内的高分辨率光谱在波长网格上表示为向量： ； 其中，为高分辨率光谱在波长网格上的离散采样点总数； 选择一组稀疏变换基，使得所述高分辨率光谱在该稀疏变换基下具有稀疏表示，其中为稀疏系数向量； S5：将稀疏采样过程表示为对高分辨率光谱的下采样，写为： ； 其中，为选择矩阵，其每一行在对应的列位置取1，其余为0； 代入得到： ； 其中，为测量噪声向量； 令，则压缩感知测量方程为： ； S6：构建如下优化问题，从而求得稀疏系数估计，恢复高分辨率光谱： ； 其中，为L1范数，为的第个分量，为的第个分量，为正则化参数，为全局稀疏采样点总数，为第个稀疏采样点的权重系数，表达式为： ； 其中，0为相位容差参数，为相位偏差，表达式为： ； 其中，为相位环绕运算，用于将相位差限定在区间内；为经数字锁相模块同步解调得到的稀疏采样点对应的相位信息，为参考相位； 通过迭代阈值算法求得后，得到重构的高分辨率光谱为：； 计算重构误差用于质量评估： ； S7：在重构高分辨率光谱对应的波长网格上，其中表示第l条吸收谱线的中心波长，选取包含¹²CH4和¹³CH4目标吸收谱线的波段，该波段对应的网格点索引集合为，设目标波段内存在若干条吸收谱线，则重构吸光度建模为： ； 其中，表示第条吸收谱线的强度参数，表示第条吸收谱线的中心波长，分别为高斯展宽、洛伦兹展宽参数，为标准化Voigt函数； 通过最小二乘拟合，在选定波段内最小化以确定每条吸收谱线的拟合参数，从中提取属于¹²CH4与¹³CH4的吸收谱线所对应的等效线强参数； S8：依据Beer–Lambert定律，在给定光程长度和吸收系数的条件下，线强与浓度满足： ,； 因此可反推出¹²CH4和¹³CH4的浓度估计和： ,； 将同位素浓度比值定义为： ； 以标准样品同位素比值为基准，计算碳同位素比值： ； S9：当重构误差低于预设下限阈值时，系统判定当前采样设计合理，减小全局稀疏采样点数或放宽采样密度以提升扫描速度，放宽采样密度通过稀疏采样点数和波长网格的波长间隔调整；当高于预设上限阈值时，系统扩展高信息量子区间的波长范围、增加各子区间的采样点数、调整粗扫步长以提高对谱线偏移的跟踪能力。

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