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技术文章
DAS光纤传感系统搭建演示 - 筱晓小课堂
点击次数：2738 发布时间：2024/1/18 17:29:34
筱晓小课堂
DAS光纤传感系统 随着科技的不断进步，光纤传感技术逐渐在多个领域得到广泛应用。其中，分布式声波传感技术（DAS）以其独特的优势和性能，成为了研究的热点。本文将重点介绍DAS光纤传感技术的原理以及我们的研究进展。 分布式光纤声波传感(DAS)技术主要是一种利用激光在光纤中的后向瑞利散射来获取沿线环境物理量变化的先进感知技术，具有环境适应性强、传感范围大、信道间光速同步、时空分辨精度高等优势。当光在光纤中传播时，会与光纤中的分子发生相互作用，产生散射。根据弹光效应和胡克定律，外界扰动变化会改变光纤长度和折射率，调制光波传输的光程和时延，进而导致接收端的光波相位发生变化。我们之前做的DVS系统已经证明了这一点： 筱晓光子实验分析⑩——关于光纤分布式振动传感的研究 筱晓小课堂
DAS的应用领域是什么？
DAS具有密集的空间感知和远距离动态监测等不可替代的优势，已初步应用于油气资源勘探、碳储存与监测、自然灾害探测、近地表地层分析等地球物理领域。
我们搭建的DAS系统结构图如下所示。窄线宽激光器（NL Laser）输出的激光分为两路，10%的成分通过可调光衰减器（VOA）进行光功率控制，90%的光使用AOM进行脉冲化调制后，进入光环形器1端口，2端口连接分布式传感光纤，3端口接受传感光纤后向散射回的光，然后通过小信号EDFA对微弱的返回光进行放大，最后和VOA控制的本振光合束拍频，使用PD转化为电压信号交给采集卡去解调。
传感光纤放在蓝牙音响上接受振动
实时采集音频图（前半段播放音乐，后半段停止）
提问&解答
对光源有要求吗？
窄线宽激光器的选择十分重要，如果激光器的相位噪声较大，就会导致最终输出的振动信号信噪比很小。
必须使用1550nm波段吗？
1550nm的激光在光纤中传输拥有最小的损耗，这是它在通信领域的优势。对于长距离的分布式传感系统，我们认为低损耗同样是一个很大的优势。
功率有要求吗？
有要求，因为瑞利散射光还是比较微弱的，需要添加脉冲式EDFA增加信噪比。
AOM带宽有什么要求？
要小于采集卡的解调频率 ，所以我们选择了100MHz的AOM，方便采集卡进行解调。
如何判断声波产生的位置？
OTDR技术就是解决这个问题的。通过OTDR技术，可以测量光纤中的瑞利散射，通过测量光纤中的光信号变化来确定振动产生的位置。具体来说，当光纤受到振动时，光纤中的光信号会产生相位调制和强度调制，这些调制信号会被OTDR设备检测到。通过分析OTDR设备输出的光信号，可以确定振动产生的位置。
随着技术的不断进步和应用需求的增长，DAS光纤传感技术也在不断发展。未来，DAS技术将朝着更高精度、更长距离和更快速响应的方向发展。同时，随着新材料、新工艺和新算法的不断涌现，DAS技术的性能和应用范围也将得到进一步拓展。
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