DAS光纖傳感系統搭建演示 - 筱曉小課堂

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 DAS光纖傳感系統 隨著科技的不斷進步，光纖傳感技術逐漸在多個領域得到廣泛應用。其中，分布式聲波傳感技術（DAS）以其好的優勢和性能，成為了研究的熱點。本文將重點介紹DAS光纖傳感技術的原理以及我們的研究進展。 分布式光纖聲波傳感(DAS)技術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境物理量變化的優良感知技術，具有環境適應性強、傳感范圍大、信道間光速同步、時空分辨精度高等優勢。當光在光纖中傳播時，會與光纖中的分子發生相互作用，產生散射。根據彈光效應和胡克定律，外界擾動變化會改變光纖長度和折射率，調制光波傳輸的光程和時延，進而導致接收端的光波相位發生變化。我們之前做的DVS系統已經證明了這一點： 筱曉光子實驗分析⑩——關于光纖分布式振動傳感的研究 筱曉小課堂 

DAS的應用領域是什么？

DAS具有密集的空間感知和遠距離動態監測等不可替代的優勢，已初步應用于油氣資源勘探、碳儲存與監測、自然災害探測、近地表地層分析等地球物理領域。

我們搭建的DAS系統結構圖如下所示。窄線寬激光器（NL Laser）輸出的激光分為兩路，10%的成分通過可調光衰減器（VOA）進行光功率控制，90%的光使用AOM進行脈沖化調制后，進入光環形器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轉化為電壓信號交給采集卡去解調。

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，這是它在通信領域的優勢。對于長距離的分布式傳感系統，我們認為低損耗同樣是一個很大的優勢。

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頻率 ，所以我們選擇了100MHz的AOM，方便采集卡進行解調。

如何判斷聲波產生的位置？

OTDR技術就是解決這個問題的。通過OTDR技術，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生的位置。具體來說，當光纖受到振動時，光纖中的光信號會產生相位調制和強度調制，這些調制信號會被OTDR設備檢測到。通過分析OTDR設備輸出的光信號，可以確定振動產生的位置。

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

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