En ny publikation från Opto-Electronic Advances granskar framstegen inom distribuerad fiberoptisk vibration/akustisk avkänningsteknik.

Teknik för distribuerad fiberoptisk vibration/akustisk avkänning använder Rayleighs bakåtspridda ljus som genereras genom att periodiskt injicera laserpulser i fiber under test (FUT) för att uppnå långdistans, hög rumslig upplösning vibrationsdetektion över hela FUT:s längd. Jämfört med traditionella elektriska eller mekaniska sensorer, fungerar denna teknik på ett fullt distribuerat sätt med hög känslighet, fjärrtillgänglighet och immunitet mot elektromagnetiska störningar, vilket gör den lämplig för olika användningsmöjligheter, särskilt under extrema miljöförhållanden.

Tekniken för faskänslig optisk tidsdomänreflektometri (φ-OTDR) har utvecklats snabbt sedan det första fiberoptiska distribuerade vibrationsavkänningssystemet (DVS) baserade på φ-OTDR introducerades 2005. Det utvecklades senare till distribuerad akustisk avkänning (DAS) ) teknologi med förmågan att kvantitativt analysera akustiska vågformer. På grundval av detta har forskare utfört omfattande forskning för att förbättra avkänningsprestandan hos φ-OTDR-system, inklusive nyckelprestandaparametrar som avkänningsavstånd, rumslig upplösning, frekvenssvarsområde och noggrannhet för händelseigenkänning. Baserat på sin överlägsna långa räckvidd och högupplösta distribuerade avkänningsförmåga, har φ-OTDR använts i stor utsträckning i tekniska tillämpningar under de senaste åren, särskilt inom de framväxande områdena för seismisk vågupptagning, olje- och gasresursutforskning, detektering av rörledningsläckage, perimeter skydd, övervakning av partiell urladdning av kabel, etc.

I framtiden, med utvecklingen av känslighetsförbättrad fiberoptisk kabel, ny avkänningsmekanism, effektiva signalbehandlingsprocedurer och noggranna algoritmer för igenkänning av vibrationshändelser, kommer φ-OTDR-baserade DVS/DAS att visa stor potential för ett brett utbud av kommersiella tillämpningar , inklusive distribuerad fiberformavkänning och geologisk utforskning. Slutligen diskuterade den här artikeln utsikterna och utmaningarna för den framtida utvecklingen av φ-OTDR-baserad DVS/DAS-teknik.

Forskargrupperna för professor Liyang Shao från Southern University of Science and Technology, Kina och professor Feng Wang från Nanjing University, Kina granskade tillsammans forskningsframstegen för φ-OTDR-baserad fiberoptisk DVS/DAS-teknik och dess nya tillämpningar. För det första analyserades avkänningsprinciperna för DVS-φ-OTDR baserat på Rayleigh backscattered light-intensitetsdemodulering och DAS-φ-OTDR-system baserat på fasdemodulering. DAS-fasdemoduleringsteknikerna, såsom heterodyndetekteringsschema med I/Q-demodulering, heterodyndetektionsschema med Hilbert-transform, direktdetekteringsschema baserat på 3 x 3-kopplare och direktdetekteringsschema baserat på fasgenererande bärvågsalgoritm, introducerades och jämfördes. Därefter diskuterades och analyserades prestandaförbättringsmetoderna i detalj för de viktigaste avkänningsparametrarna för φ-OTDR-system, inklusive maximalt avkänningsavstånd, signal-brusförhållande, vibrationsfrekvenssvarsområde, rumslig upplösning och noggrannhet av vibrationsmönsterigenkänning.

Den här recensionen sammanfattar vidare de tekniska tillämpningarna av φ-OTDR-system inom olika områden, som involverar geologisk utforskning, rörledningsskydd, perimetersäkerhet och detektering av partiell urladdning av kabel, såväl som speciella tillämpningar som formavkänning, avkänning av gaskoncentrationer och upptäckt av skadedjursinfektioner. . + Utforska vidare

Forskare förbättrar akustisk avkänningsprestanda för distribuerad fiber för marin seismisk detektering