Forskere forbedrer distribueret fiber akustisk sensorydeevne til marin seismisk detektion

Et kinesisk forskerhold fra Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics (SIOM) fra det kinesiske videnskabsakademi (CAS) har udviklet en ny metode til at forbedre den praktiske ydeevne af distribueret fiber akustisk sensing (DAS) til marin seismisk detektion. Resultaterne blev offentliggjort i Journal of Lightwave Technology .

DAS har mange tilsyneladende fordele, inklusive stor dækning, høj rumlig og tidsmæssig opløsning, og stærk tilpasningsevne til omgivelserne. Det er bredt anvendt på mange områder, især inden for marin seismisk detektion, hav akustisk overvågning, osv. Takket være den unikke evne til at danne storskala og synkron detekteringsarray, DAS kan kompensere for manglen på eksisterende detektionsteknikker.

De største udfordringer er utilstrækkeligt signal-støjforhold (SNR) og pålidelighed, førstnævnte skyldes in-puls interferens af DAS sensing princippet og inhomogeniteten af ​​fiberens brydningsindeks, mens sidstnævnte hovedsageligt er begrænset af fiberens ekstremt svage Rayleigh-spredningskoefficient. Disse problemer begrænser i høj grad pålideligheden af ​​DAS i eksisterende anvendelsesområder og er ikke gode for DAS at blive brugt i vid udstrækning i svag signalovervågning.

I dette studie, forskerne foreslog en multi-kanal datafusionsmetode baseret på distribueret sansningsparadigme, som brød igennem de iboende fysiske begrænsninger af DAS og realiserede den praktiske præstationsforbedring.

Siden 2017, Teamet har successivt realiseret og udstyret DAS med distribueret stereotaksisk og retningsbestemt lytteevne fra positiv og negativ associativ tænkning, baseret på det unikke forskningsarbejde om distribuerede intensive detektionsfunktioner i DAS, dybdegående kognition og minedriftsforstyrrelse kildeplaceringsoplysninger, og den interne forbindelse af distribueret sansedata rumlig korrelation.

Med henvisning til det tidligere arbejde, de foreslog et nyt paradigme for distribueret sansning, og forsøgte at bruge denne sammenhæng til at løse de iboende fysiske begrænsninger af DAS og opnå ydeevneopgraderinger og applikationsimplementering.

Ifølge forskerne, udviklet på idéen om rumlig mangfoldighed, kanaluafhængigheden af ​​signalfading og lige forstærkningssyntese blev brugt til at løse problemet med signalfading. Og systemets SNR og følsomhed blev forbedret ved at bruge multi-kanal beamforming med ideen om rumlig genbrug og kanaluafhængighed af systemstøj.

Som resultat, det nye paradigme med distribueret sensing blev anvendt på DAS-teknologi for at undertrykke signalfading og forbedre følsomheden. Det forventes at løse problemerne med dårlig pålidelighed og lav detektionsevne af svage signaler i praktiske applikationer og fremme storstilet anvendelse af DAS, især inden for marin seismisk detektion, hav akustisk overvågning, etc.