分布式光纖聲學(xué)傳感定義

分布式聲學(xué)傳感系統（DAS）是基于光纖的光電器件，其測量沿著(zhù)光纖傳感電纜的長(cháng)度的聲學(xué)相互作用。

分布式聲學(xué)傳感系統的獨特之處在于它沿著(zhù)傳感電纜的長(cháng)度提供連續（或分布式）溫度分布，而不是在離散的傳感點(diǎn)處。

分布式聲學(xué)傳感技術(shù)

通常，DAS技術(shù)使用標準的電信光纖電纜，只有在高溫（大于100°C）時(shí)才需要專(zhuān)用光纖。傳感光纖通?；趩文９饫w，盡管有一些專(zhuān)用應用使用多模傳感光纖。

DAS系統的范圍通常為每個(gè)傳感光纖高達50km，每個(gè)詢(xún)問(wèn)單元通常有1或2個(gè)可同時(shí)操作的通道，例如DAS可以測量長(cháng)達100km，2通道單元在任一方向上測量50km。

分布式聲學(xué)傳感理論與應用

測量原理

分布式聲學(xué)傳感器詢(xún)問(wèn)單元將激光脈沖傳輸到光纖中。當這種光脈沖沿光纖傳播時(shí)，光纖內的相互作用導致被稱(chēng)為反向散射的光反射，這是由光纖內的微小應變（或振動(dòng)）事件決定的，這些事件又是由局部聲能引起的。這種反向散射的光沿著(zhù)光纖向上傳播到詢(xún)問(wèn)單元，在那里以瑞利頻率對其進(jìn)行采樣。激光脈沖所需的時(shí)間允許反向散射事件準確地映射到光纖距離 – 這被稱(chēng)為光時(shí)域反射計。

當今市場(chǎng)上的大多數分布式聲學(xué)傳感系統基于稱(chēng)為相干光時(shí)域反射計（COTDR）的原理。

 

空間分辨率和空間采樣周期

空間分辨率主要由發(fā)射脈沖的持續時(shí)間決定，100ns脈沖給出10m分辨率是典型值。反射光的量與脈沖長(cháng)度成比例，因此在空間分辨率和最大范圍之間存在折衷。為了改善最大范圍，希望使用更長(cháng)的脈沖長(cháng)度來(lái)增加反射光水平，但這導致更大的空間分辨率。通常，大多數系統的空間分辨率為5-10米。

DAS與其他光纖分布式傳感系統的比較

有許多其他分布式光纖傳感技術(shù)依賴(lài)于不同的散射機制，可用于測量其他參數。

• 基于布里淵的系統通常用于測量分布應變和溫度。
  布里淵散射比瑞利散射弱得多，因此必須將來(lái)自多個(gè)脈沖的反射相加在一起以便能夠進(jìn)行測量。因此，使用布里淵散射測量變化的最大頻率通常為幾十Hz，而基于瑞利的COTDR DAS系統具有kHz靈敏度。
• 基于拉曼的系統通常用于溫度測量，DTS系統通?；诶夹g(shù)。拉曼散射的強度甚至低于布里淵散射，因此通常需要平均許多秒或甚至幾分鐘以獲得合理的結果。因此，基于拉曼的系統僅適用于測量緩慢變化的溫度。

數據采集??，信號處理和可視化

由于分布式聲學(xué)傳感系統產(chǎn)生大量數據，因此有一種管理，處理和數據可視化的策略至關(guān)重要。這些系統以高于10Khz的速率在多達20個(gè)感應點(diǎn)采集數據。這相當于可以在幾天內填充太字節驅動(dòng)器的速率。

通常，詢(xún)問(wèn)單元與管理數據存儲和處理的處理單元（工業(yè)PC或服務(wù)器）聯(lián)網(wǎng)。通常，存在用于存儲原始數據的滾動(dòng)緩沖區，因為存儲多于此的內容很少。

處理單元使用一系列智能算法進(jìn)行編程，用于解釋原始數據并分析是否與預先定義的事件匹配，例如入侵事件或管道泄漏。光纖傳感電纜將被劃分為多個(gè)區域，其中將選擇特定選擇的算法并在每個(gè)區域內分配警報。

有許多方法可視化這些事件。一種是使用特定于DTS的可視化軟件，例如，可以根據站點(diǎn)地圖或圖表顯示光纖的路徑，并且如果有事件，它將突出顯示事件的位置并顯示報警。另一種方法是，該DAS軟件接口與現有的SCADA，控制或安全軟件包在這種情況下，該事件將在3突出顯示當事人的軟件。

分布式聲學(xué)傳感應用

分布式聲學(xué)傳感是一種非常通用和不斷發(fā)展的技術(shù)。我們今天看到的一些更常見(jiàn)的應用領(lǐng)域包括：

• 電力電纜監控
• 海底電纜監控
• 架空電纜監控
• 周界入侵檢測系統
• 火災探測