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May 02, 2023

분산 광섬유 진동의 발전

Compuscript Ltd 이미지: 다양한 DAS-Φ-OTDR 시스템 설정

컴팩트립(Compuscript Ltd)

이미지: 다양한 복조 방법을 사용한 DAS-Φ-OTDR 시스템 설정. (a) 헤테로다인 검출 및 I/Q 위상 복조; (b) 헤테로다인 검출 및 힐베르트 변환 위상 복조; (c) 3×3 커플러에 기초한 직접 검출 및 위상 복조; (d) 위상 생성 반송파 알고리즘을 기반으로 한 직접 검출 및 위상 복조더보기

크레딧: OAS

Opto-Electronic Advances의 새로운 간행물; DOI 10.29026/oea.2022.200078은 분산 광섬유 진동/음향 감지 기술의 발전을 개괄적으로 설명합니다.

분산형 광섬유 진동/음향 감지 기술은 테스트 대상 광섬유(FUT)에 레이저 펄스를 주기적으로 주입하여 생성된 레일리 후방 산란광을 활용하여 FUT 전체 길이에 걸쳐 장거리, 공간 분해능이 높은 진동 감지를 달성합니다. 기존 전기 또는 기계 센서와 비교하여 이 기술은 고감도, 원격 접근성 및 전자기 간섭에 대한 내성을 갖춘 완전 분산 방식으로 작동하므로 특히 극한 환경 조건에서 다양한 응용 분야에 적합합니다.

위상 감응형 광학 시간 영역 반사 측정법(ψ-OTDR) 기술은 2005년 ψ-OTDR을 기반으로 한 최초의 광섬유 분산 진동 감지(DVS) 시스템이 도입된 이후 빠르게 발전해 왔습니다. 이후 분산 음향 감지(DAS)로 발전했습니다. ) 음향파형을 정량적으로 분석할 수 있는 기술을 보유하고 있습니다. 이를 기반으로 연구자들은 감지 거리, 공간 분해능, 주파수 응답 범위, 이벤트 인식 정확도 등 핵심 성능 매개변수를 포함하여 Φ-OTDR 시스템의 감지 성능을 향상시키기 위한 광범위한 연구를 수행해 왔습니다. 우수한 장거리 및 고해상도 분산 감지 기능을 기반으로 하는 Φ-OTDR은 최근 몇 년 동안 엔지니어링 응용 분야, 특히 지진파 수집, 석유 및 가스 자원 탐사, 파이프라인 누출 감지, 경계 등 신흥 분야에서 널리 사용되었습니다. 보호, 케이블 부분 방전 모니터링 등

앞으로 감도가 강화된 광섬유 케이블, 새로운 감지 메커니즘, 효율적인 신호 처리 절차 및 정확한 진동 이벤트 인식 알고리즘의 개발을 통해 ψ-OTDR 기반 DVS/DAS는 광범위한 상용 응용 분야에서 큰 잠재력을 보여줄 것입니다. 분산형 섬유 형상 감지 및 지질 탐사를 포함합니다. 마지막으로, 이 기사에서는 ψ-OTDR 기반 DVS/DAS 기술의 향후 개발에 대한 전망과 과제에 대해 논의했습니다.

중국 남부과학기술대학교 Liyang Shao 교수와 중국 난징대학교 Feng Wang 교수로 구성된 연구그룹은 ψ-OTDR 기반 광섬유 DVS/DAS 기술의 연구 진행 상황과 새로운 응용 분야를 공동으로 검토했습니다. 먼저, 레일리 후방산란 광강도 복조를 기반으로 한 DVS-ψ-OTDR과 위상 복조를 기반으로 한 DAS-ψ-OTDR 시스템의 감지 원리를 분석하였다. I/Q 복조를 이용한 헤테로다인 검출 기법, 힐베르트 변환을 이용한 헤테로다인 검출 기법, 3x3 커플러 기반 직접 검출 기법, 위상 생성 캐리어 알고리즘 기반 직접 검출 기법 등 DAS 위상 복조 기법을 소개하고 비교하였다. 그런 다음 최대 감지 거리, 신호 대 잡음비, 진동 주파수 응답 범위, 공간 분해능 및 진동 패턴 인식 정확도를 포함하여 ψ-OTDR 시스템의 주요 감지 매개 변수에 대한 성능 향상 방법을 자세히 논의하고 분석했습니다.

이 검토에서는 지질 탐사, 파이프라인 보호, 경계 보안 및 케이블 부분 방전 감지뿐만 아니라 모양 감지, 가스 농도 감지 및 해충 감염 감지와 같은 특수 응용 분야를 포함하는 다양한 분야에서 Φ-OTDR 시스템의 엔지니어링 응용을 요약합니다. .