Блог

Aug 31, 2023

Достижения в области технологии распределенного оптоволоконного измерения вибрации/акустики

4 апреля 2022 г. по

4 апреля 2022 г.

от Compuscript Ltd.

В новой публикации Opto-Electronic Advances рассматриваются достижения в области технологии распределенного оптоволоконного измерения вибрации/акустики.

Технология распределенного оптоволоконного измерения вибрации/акустики использует рэлеевское обратное рассеяние света, генерируемое путем периодической подачи лазерных импульсов в тестируемое волокно (FUT), для достижения обнаружения вибрации на большом расстоянии и с высоким пространственным разрешением по всей длине FUT. По сравнению с традиционными электрическими или механическими датчиками, эта технология работает полностью распределенным образом с высокой чувствительностью, удаленным доступом и устойчивостью к электромагнитным помехам, что делает ее подходящей для различных перспектив применения, особенно в экстремальных условиях окружающей среды.

Технология фазочувствительной оптической рефлектометрии во временной области (φ-OTDR) быстро развивается с тех пор, как в 2005 году была представлена ​​первая волоконно-оптическая система распределенного измерения вибрации (DVS), основанная на φ-OTDR. Позже она была преобразована в распределенное акустическое зондирование (DAS). ) технология с возможностью количественного анализа акустических сигналов. На этой основе исследователи провели обширные исследования для улучшения характеристик обнаружения систем φ-OTDR, включая ключевые параметры производительности, такие как расстояние срабатывания, пространственное разрешение, диапазон частотной характеристики и точность распознавания событий. Благодаря своим превосходным возможностям распределенного измерения на большом расстоянии и с высоким разрешением, φ-OTDR широко использовался в инженерных приложениях в последние годы, особенно в новых областях сбора сейсмических волн, разведки ресурсов нефти и газа, обнаружения утечек в трубопроводах, периметра. защита, контроль частичного разряда кабеля и т. д.

В будущем, благодаря разработке оптоволоконного кабеля с повышенной чувствительностью, нового сенсорного механизма, эффективных процедур обработки сигналов и точных алгоритмов распознавания вибраций, DVS/DAS на основе φ-OTDR продемонстрирует большой потенциал для широкого спектра коммерческих приложений. , включая распределенное определение формы волокна и геологические исследования. Наконец, в этой статье обсуждаются перспективы и проблемы будущего развития технологии DVS/DAS на основе φ-OTDR.

Исследовательские группы профессора Лияна Шао из Южного университета науки и технологий, Китай, и профессора Фэн Вана из Нанкинского университета, Китай, совместно рассмотрели ход исследований волоконно-оптической технологии DVS/DAS на основе φ-OTDR и ее новых приложений. Во-первых, были проанализированы принципы измерения DVS-φ-OTDR, основанные на демодуляции интенсивности обратного рэлеевского света, и системы DAS-φ-OTDR, основанной на фазовой демодуляции. Были представлены и сравнены методы фазовой демодуляции DAS, такие как схема гетеродинного обнаружения с I/Q-демодуляцией, схема гетеродинного обнаружения с преобразованием Гильберта, схема прямого обнаружения на основе соединителя 3 x 3 и схема прямого обнаружения на основе алгоритма генерации фазы несущей. Затем были обсуждены и подробно проанализированы методы повышения производительности для ключевых параметров измерения систем φ-OTDR, включая максимальное расстояние срабатывания, соотношение сигнал/шум, диапазон частотной характеристики вибрации, пространственное разрешение и точность распознавания образов вибрации.

В этом обзоре дополнительно обобщаются инженерные применения систем φ-OTDR в различных областях, включая геологоразведку, защиту трубопроводов, безопасность периметра и обнаружение частичных разрядов кабеля, а также специальные приложения, такие как определение формы, определение концентрации газа и обнаружение заражения вредителями. .

Больше информации: Шуайци Лю и др., Достижения в области фазочувствительной оптической рефлектометрии во временной области, Opto-Electronic Advances (2021). DOI: 10.29026/oea.2022.200078

Предоставлено Compuscript Ltd.