Ett kinesiskt forskarlag från Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics (SIOM) vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS) har utvecklat en ny metod för att förbättra den praktiska prestandan hos distribuerad fiberakustisk avkänning (DAS) för marin seismisk detektering. Resultaten publicerades i Journal of Lightwave Technology .

DAS har många uppenbara fördelar, inklusive stor täckning, hög rumslig och tidsmässig upplösning, och stark omgivningsanpassningsförmåga. Det används brett inom många områden, speciellt vid marin seismisk detektion, akustisk övervakning av havet, etc. Tack vare den unika förmågan att bilda storskalig och synkron detekteringsmatris, DAS kan kompensera för bristen på befintliga detektionstekniker.

De största utmaningarna är otillräckligt signalbrusförhållande (SNR) och tillförlitlighet, den förra beror på in-puls interferensen av DAS-avkänningsprincipen och inhomogeniteten hos fiberns brytningsindex, medan den senare huvudsakligen begränsas av fiberns extremt svaga Rayleigh-spridningskoefficient. Dessa problem begränsar kraftigt tillförlitligheten av DAS i befintliga applikationsområden och är inte bra för DAS att användas i stor utsträckning vid svag signalövervakning.

I den här studien, forskarna föreslog en flerkanalig datafusionsmetod baserad på ett distribuerat avkänningsparadigm, som bröt igenom de inneboende fysiska begränsningarna av DAS och insåg den praktiska prestandaförbättringen.

Sedan 2017, teamet har successivt realiserat och försett DAS med distribuerad stereotaktisk och riktad lyssningsförmåga från positivt och negativt associativt tänkande, baserat på det unika forskningsarbetet om distribuerade intensiva detektionsfunktioner hos DAS, djupgående kognition och information om platsinformation för gruvstörningar, och den interna anslutningen av rumslig korrelation för distribuerad avkänningsdata.

Med hänvisning till det tidigare arbetet, de föreslog ett nytt paradigm för distribuerad avkänning, och försökte använda denna korrelation för att lösa de inneboende fysiska begränsningarna av DAS och uppnå prestandauppgraderingar och tillämpningsimplementering.

Enligt forskarna, utvecklad på idén om rumslig mångfald, kanaloberoendet för signalfädning och lika förstärkningssyntes användes för att lösa problemet med signalfädning. Och systemets SNR och känslighet förbättrades genom att använda flerkanalig strålformning med idén om rumslig återanvändning och kanaloberoende av systembrus.

Som ett resultat, det nya paradigmet för distribuerad avkänning tillämpades på DAS-teknik för att undertrycka signalfading och förbättra känsligheten. Det förväntas lösa problemen med dålig tillförlitlighet och låg detekteringsförmåga av svaga signaler i praktiska tillämpningar och främja storskalig tillämpning av DAS, speciellt vid marin seismisk detektion, akustisk övervakning av havet, etc.