Fremskridt inden for distribueret fiberoptisk vibration/akustisk sensorteknologi

En ny publikation fra Opto-Electronic Advances gennemgår fremskridt inden for distribueret fiberoptisk vibration/akustisk sensorteknologi.

Distribueret fiberoptisk vibration/akustisk sensing-teknologi anvender Rayleigh tilbagespredt lys genereret ved periodisk at injicere laserimpulser i fiber under test (FUT) for at opnå langtrækkende, høj rumlig opløsning vibrationsdetektion over hele længden af ​​FUT. Sammenlignet med traditionelle elektriske eller mekaniske sensorer fungerer denne teknologi på en fuldt distribueret måde med høj følsomhed, fjerntilgængelighed og immunitet over for elektromagnetisk interferens, hvilket gør den velegnet til forskellige anvendelsesmuligheder, især under ekstreme miljøforhold.

Fasefølsom optisk tidsdomænereflektometri (φ-OTDR) teknologi har været i hastig udvikling, siden det første fiberoptic distributed vibration sensing (DVS) system baseret på φ-OTDR blev introduceret i 2005. Det blev senere udviklet til distribueret akustisk sensing (DAS). ) teknologi med evnen til kvantitativt at analysere akustiske bølgeformer. På dette grundlag har forskere udført omfattende forskning for at forbedre φ-OTDR-systemernes sensing ydeevne, herunder nøglepræstationsparametre såsom sensing distance, rumlig opløsning, frekvensresponsområde og hændelsesgenkendelsesnøjagtighed. Baseret på dets overlegne langrækkende og højopløselige distribuerede sensing-evne, er φ-OTDR blevet brugt i vid udstrækning i tekniske applikationer i de seneste år, især inden for de nye områder med seismisk bølgeopsamling, olie- og gasressourceudforskning, pipeline lækagedetektion, perimeter beskyttelse, overvågning af delvis afladning af kabler osv.

I fremtiden vil φ-OTDR-baserede DVS/DAS vise et stort potentiale for en bred vifte af kommercielle applikationer med udviklingen af ​​følsomhedsforbedret fiberoptisk kabel, ny sensingmekanisme, effektive signalbehandlingsprocedurer og nøjagtige vibrationshændelsesgenkendelsesalgoritmer. , herunder distribueret fiberformføling og geologisk udforskning. Til sidst diskuterede denne artikel perspektiverne og udfordringerne for den fremtidige udvikling af φ-OTDR-baseret DVS/DAS-teknologi.

Forskergrupperne af professor Liyang Shao fra Southern University of Science and Technology, Kina og professor Feng Wang fra Nanjing University, Kina gennemgik i fællesskab forskningsfremskridtene for φ-OTDR-baseret fiberoptisk DVS/DAS-teknologi og dens nye applikationer. For det første blev sansningsprincipperne for DVS-φ-OTDR baseret på Rayleigh backscattered lysintensitetsdemodulation og DAS-φ-OTDR-system baseret på fasedemodulation analyseret. DAS-fasedemodulationsteknikkerne, såsom heterodyndetektionsskema med I/Q-demodulation, heterodyndetektionsskema med Hilbert-transform, direkte detektionsskema baseret på 3 x 3 kobler og direkte detektionsskema baseret på fasegenererende bæreralgoritme, blev introduceret og sammenlignet. Derefter blev ydeevneforbedringsmetoderne diskuteret og analyseret i detaljer for de vigtigste registreringsparametre for φ-OTDR-systemer, herunder maksimal registreringsafstand, signal-til-støj-forhold, vibrationsfrekvensresponsområde, rumlig opløsning og nøjagtighed af vibrationsmønstergenkendelse.

Denne gennemgang opsummerer yderligere de tekniske anvendelser af φ-OTDR-systemer inden for forskellige områder, der involverer geologisk udforskning, rørledningsbeskyttelse, perimetersikkerhed og detektering af partiel udledning af kabler, såvel som specielle applikationer såsom formføling, gaskoncentrationsregistrering og påvisning af skadedyrsinfektion. . + Udforsk yderligere

Forskere forbedrer distribueret fiber akustisk sensorydeevne til marin seismisk detektion