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DAS光纖傳感系統(tǒng)搭建演示 - 筱曉小課堂

更新時間:2024-01-18點擊次數(shù):1006

筱曉小課堂 

 DAS光纖傳感系統(tǒng) 隨著科技的不斷進步,光纖傳感技術(shù)逐漸在多個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。其中,分布式聲波傳感技術(shù)(DAS)以其的優(yōu)勢和性能,成為了研究的熱點。本文將重點介紹DAS光纖傳感技術(shù)的原理以及我們的研究進展。 分布式光纖聲波傳感(DAS)技術(shù)主要是一種利用激光在光纖中的后向瑞利散射來獲取沿線環(huán)境物理量變化的優(yōu)良感知技術(shù),具有環(huán)境適應(yīng)性強、傳感范圍大、信道間光速同步、時空分辨精度高等優(yōu)勢。當(dāng)光在光纖中傳播時,會與光纖中的分子發(fā)生相互作用,產(chǎn)生散射。根據(jù)彈光效應(yīng)和胡克定律,外界擾動變化會改變光纖長度和折射率,調(diào)制光波傳輸?shù)墓獬毯蜁r延,進而導(dǎo)致接收端的光波相位發(fā)生變化。我們之前做的DVS系統(tǒng)已經(jīng)證明了這一點: 筱曉光子實驗分析⑩——關(guān)于光纖分布式振動傳感的研究 筱曉小課堂 


DAS的應(yīng)用領(lǐng)域是什么?


DAS具有密集的空間感知和遠距離動態(tài)監(jiān)測等不可替代的優(yōu)勢,已初步應(yīng)用于油氣資源勘探、碳儲存與監(jiān)測、自然災(zāi)害探測、近地表地層分析等地球物理領(lǐng)域。


我們搭建的DAS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下所示。窄線寬激光器(NL Laser)輸出的激光分為兩路,10%的成分通過可調(diào)光衰減器(VOA)進行光功率控制,90%的光使用AOM進行脈沖化調(diào)制后,進入光環(huán)形器1端口,2端口連接分布式傳感光纖,3端口接受傳感光纖后向散射回的光,然后通過小信號EDFA對微弱的返回光進行放大,最后和VOA控制的本振光合束拍頻,使用PD轉(zhuǎn)化為電壓信號交給采集卡去解調(diào)。



傳感光纖放在藍牙音響上接受振動



實時采集音頻圖(前半段播放音樂,后半段停止)


音頻地址 http://www.microphotons。。cn/Uploads/video/1705569776606682.wav


提問&解答


對光源有要求嗎?


窄線寬激光器的選擇十分重要,如果激光器的相位噪聲較大,就會導(dǎo)致最終輸出的振動信號信噪比很小。


必須使用1550nm波段嗎?


1550nm的激光在光纖中傳輸擁有最小的損耗,這是它在通信領(lǐng)域的優(yōu)勢。對于長距離的分布式傳感系統(tǒng),我們認為低損耗同樣是一個很大的優(yōu)勢。


功率有要求嗎?


有要求,因為瑞利散射光還是比較微弱的,需要添加脈沖式EDFA增加信噪比。


AOM帶寬有什么要求?


要小于采集卡的解調(diào)頻率 ,所以我們選擇了100MHz的AOM,方便采集卡進行解調(diào)。


如何判斷聲波產(chǎn)生的位置?


OTDR技術(shù)就是解決這個問題的。通過OTDR技術(shù),可以測量光纖中的瑞利散射,通過測量光纖中的光信號變化來確定振動產(chǎn)生的位置。具體來說,當(dāng)光纖受到振動時,光纖中的光信號會產(chǎn)生相位調(diào)制和強度調(diào)制,這些調(diào)制信號會被OTDR設(shè)備檢測到。通過分析OTDR設(shè)備輸出的光信號,可以確定振動產(chǎn)生的位置。


隨著技術(shù)的不斷進步和應(yīng)用需求的增長,DAS光纖傳感技術(shù)也在不斷發(fā)展。未來,DAS技術(shù)將朝著更高精度、更長距離和更快速響應(yīng)的方向發(fā)展。同時,隨著新材料、新工藝和新算法的不斷涌現(xiàn),DAS技術(shù)的性能和應(yīng)用范圍也將得到進一步拓展。


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