DAS光纖傳感系統(tǒng)-長距離聲波信號檢測專家
DAS光纖傳感系統(tǒng)利用光纖作為聲壓傳感器的檢測元件，通過光纖中內部光的運動對光纖表面的壓力變化的反射,，實現(xiàn)聲波信號的測量,。
當聲波作用于光纖時，會引起光纖表面微小的形變或壓力變化,，這種變化會改變光纖中光的傳播特性,，進而被系統(tǒng)捕捉并轉化為電信號進行處理和分析。
筱曉光子的DAS演示系統(tǒng)光路結構如下
首先使用窄線寬的外腔半導體激光器作為光源,，使用10：90耦合器將光分為兩路,，10%的一路作為偏振分集相干接收模塊(PDR)的local端，90%的光經過AOM脈沖化,，變成ns級的光脈沖,，后經過單頻脈沖光放大器(EDFA)，放大脈沖光,，然后送入傳感光纖,，并用光環(huán)形器接收傳感光纖實時返回的散射光作為PDR的signal。
系統(tǒng)搭建示意圖
我們的DAS系統(tǒng)采用的是φ-OTDR的原理,，需要通過捕捉激光的相位信息來還原振動信號,，因此對光源的相干性要求較高，激光線寬需要達到kHz量級,。同時EDFA要注意不要惡化線寬,，保證線寬的同時實現(xiàn)對脈沖光進行放大。PDR內部是兩個BPD,，分別記錄兩個偏振態(tài)下兩束光的拍頻信號,，避免偏振衰落。傳感光纖我們選了兩段光纖作為演示,，長度分別為100m和200m,，最終光路實物圖如下。
實物演示圖
演示過程中,，我們以較小的時間間隔分別敲擊兩盤光纖,，這是最終記錄的相位信息圖。圖的縱坐標是光纖的分布坐標,，代表不同光纖位置的振動信息,，橫坐標是時間坐標，反映不同時間點的相位,?？梢钥闯?，兩盤光纖的振動存在一個時間間隔。
相位信息圖
光纖單點的相位變化圖
光纖瑞利散射光功率分布圖
DAS系統(tǒng)最大的特點：是分布式測量,，即整個光纖線路都可以作為傳感器使用,，能夠實現(xiàn)對長距離、大范圍內的振動信號進行連續(xù),、實時的監(jiān)測,。
DAS系統(tǒng)的應用場景：
地震監(jiān)測?：利用DAS技術進行地震波形監(jiān)測和斷層破裂特征分析?,。
?地下結構成像?：通過DAS系統(tǒng)獲取地下結構的詳細信息?,。
?大氣環(huán)境監(jiān)測?：監(jiān)測大氣中的各種參數(shù)變化?。
?海洋監(jiān)測?：用于海洋環(huán)境中的各種物理和化學參數(shù)測量?,。
?生物學監(jiān)測?：在生物學研究中監(jiān)測生物活動和環(huán)境變化?,。
?極地探測?：在極地環(huán)境中進行高精度的測量?。
?結構健康監(jiān)測?：用于監(jiān)測建筑物和基礎設施的健康狀況?,。
最后,，local光和signal光進行干涉得到含有振動信息電信號，通過采集卡進行ADC轉換和IQ解調,，將實時的相位信息和振幅信息通過PCIE接口傳入PC進行最終的數(shù)據(jù)處理,。
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