1 南京大学智能光感知与调控技术教育部重点实验室，江苏 南京 210023
2 华中科技大学光学与电子信息学院，湖北 武汉 430074
3 北京交通大学信息科学研究所，北京 100044
4 之江实验室光纤传感研究中心，浙江 杭州 311100
5 重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室，重庆 400044
6 天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津 300072
7 中国电力科学研究院有限公司，北京 100192
8 中国煤炭地质总局勘查研究总院，北京 100039
9 中油奥博（成都）科技有限公司，四川 成都 611731
10 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所光子器件与材料安徽省重点实验室，安徽 合肥 230031
11 齐鲁工业大学（山东省科学院），山东省科学院激光研究所，山东 济南 250104
12 厦门大学航空航天学院，福建 厦门 361005
13 上海交通大学电子信息与电气工程学院，区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室，上海 200240
14 北京理工大学光电学院，信息光子技术工信部重点实验室，北京 100081
15 电子科技大学光纤传感与通信教育部重点实验室，四川 成都 611731
16 兰州大学土木工程与力学学院，甘肃 兰州 730000
我国大型基础设施的建设规模已多年位居世界之首，分布式光纤传感技术（DOFS）作为大型基础设施健康状态实时监测最有潜力的技术，近年来得到了迅速发展。针对DOFS在技术和应用的突破上面临的挑战，在介绍DOFS各技术基本工作原理、发展历史、现状以及典型应用原理和方案等的基础上，对其工作新机理、系统设计方案、研究发展方向等进行了阐述和讨论。
光纤光学 分布式光纤传感技术 光时域反射仪 光频域反射仪 干涉型分布式光纤传感
齐鲁工业大学（山东省科学院）激光研究所，山东 济南 250104
管道运输安全是国民经济和人民生活的重要保障，管道泄漏监测成为管道运输安全中需要解决的一大难题。本文提出了一种基于分布式光纤振动传感（DVS）系统实现管道泄漏监测的多维空间数据融合算法，将传感光缆固定在管道侧面，通过DVS系统拾取管道泄漏信号，分别根据时间窗和空间分辨率对管道泄漏信号进行时空域平均，设定合适阈值完成管道泄漏监测报警。实验中对单点泄漏以及多点泄漏进行了测试，单点管道泄漏信号信噪比提升了4.5 dB，单点管道泄漏报警率最高提升了19.53 %，多点管道泄漏报警率最高提升了2.29 %，实现了对加压0.2 MPa管道泄漏的实时监测报警。
遥感与传感器 分布式振动传感 时空域 管道泄漏 数据融合 激光与光电子学进展
2023, 60(9): 0928002
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津 300072
2 齐鲁工业大学（山东省科学院）激光研究所，山东 济南 250014
3 山东建筑大学理学院，山东 济南 250101
地震检波器是石油勘探中必不可少的工具，主要被用于地震波采集以获取地层信息，进而实现油藏勘察以及压裂采油技术的监控。研究了分布式光纤声波传感（DAS）系统及其在石油物探中的应用，深入分析了DAS技术的干涉式解调原理、算法和参数测试。此外，还进行了地面物探实验，通过外场实验获取了大量地震波信息，绘制出了清晰的地震剖面图，并对DAS的性能和测试数据进行了详细分析。
光纤光学 光纤传感 石油物探 分布式声波传感器 检波器 激光与光电子学进展
2022, 59(3): 0306006
齐鲁工业大学(山东省科学院)激光研究所，山东 济南 250014
分布式光纤声波传感(DAS)技术通过接收相干瑞利散射光的相位信息来探测声波或振动信号，具有灵敏度高、动态范围广等特性，可利用线性定量测量实现对信号的高保真还原。随着实际应用的需求不断提高，光纤入侵检测领域对事件的定位和识别提出了更高的要求，表现为对入侵事件的准确分类，因此将分布式光纤声波传感技术与模式识别(PR)技术相结合是目前研究的热门，有利于推动分布式光纤传感技术的应用发展。本文总结了近年来在分布式光纤入侵检测的模式识别技术中所应用的特征提取和分类算法的研究进展，回顾了几种实现入侵事件信号识别的特征提取方法及其在不同应用场合面临的特征选择难点，同时对特定事件识别算法的优劣进行分析归纳。
分布式声波传感 模式识别 特征提取 分类算法 distributed acoustic sensing pattern recognition feature extraction classification algorithms
Author Affiliations
Abstract
1 School of Precision Instrument and Opto-electronics Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China
2 Laser Institute, Qilu University of Technology (Shandong Academy of Sciences), Jinan 250014, China
3 School of Electrical Engineering & Telecommunications, University of New South Wales, NSW 2052, Australia
We propose a new non-intrusive flow measurement method using the distributed feedback fiber laser (DFB-FL) as a sensor to monitor flow in the pipe. The relationship between the wavelength of the DFB-FL and the liquid flow rate in the pipeline is derived. Under the guidance of this theory, the design and test of the flow sensor is completed. The response curve is relatively flat in the frequency range of 10 Hz to 500 Hz, and the response of the flow sensor has high linearity. The flow from 0.6 m3/h to 25.5 m3/h is accurately measured under the energy analysis method in different frequency intervals. A minimum flow rate of 0.046 m/s is achieved. The experimental results demonstrate the feasibility of the new non-intrusive flow measurement method based on the DFB-FL and accurate measurement of small flow rates.
DFB-FL flow non-intrusive measurement energy analysis frequency interval Chinese Optics Letters
2020, 18(2): 021204
1 齐鲁工业大学(山东省科学院), 山东省科学院激光研究所, 山东 济南 250014
2 新南威尔士大学 电气工程与电信学院, 新南威尔士 2052
提出了应用于周界安防的基于后向瑞利散射光空间差分干涉的光纤分布式振动传感监测方案。环境振动信号引起传感光纤的相位变化, 含有相位信息的后向瑞利散射信号注入到非平衡迈克尔逊干涉仪, 实现了后向瑞利散射信号的空间差分干涉, 光纤分布式振动传感监测完成相位信号的解调, 提高了系统的灵敏度。该系统能够实时监测入侵者的行走路线和速率以及模拟挖掘的距离的判断, 实现了15 dB的信噪比以及35 m的探测距离。
分布式振动传感 周界安防 干涉仪 空间差分 distributed vibration sensing perimeter security interferometer space difference 红外与激光工程
2018, 47(5): 0522001
Author Affiliations
Abstract
1 Shandong Key Laboratory of Optical Fiber Sensing Technologies, Laser Institute of Shandong Academy of Sciences, Jinan, Shandong, 250014, China
2 School of Electrical Engineering & Telecommunications, the University of New South Wales, NSW, 2052, Australia
3 Shengli Oilfield Xinsheng Geophysical Technology Co. Ltd., Dongying, Shandong, 257000, China
The distributed acoustic sensing (DAS) has been extensively studied and widely used. A distributed acoustic sensing system based on the unbalanced Michelson interferometer with phase generated carrier (PGC) demodulation was designed and tested. The system could directly obtain the phase, amplitude, frequency response, and location information of sound wave at the same time and measurement at all points along the sensing fiber simultaneously. Experiments showed that the system successfully measured the acoustic signals with a phase-pressure sensitivity about –148 dB (re rad/μPa) and frequency response ripple less than 1.5 dB. The further field experiment showed that the system could measure signals at all points along the sensing fiber simultaneously.
Distributed acoustic sensing Distributed acoustic sensing phase generated carrier phase generated carrier interferometer interferometer frequency response frequency response Photonic Sensors
2017, 7(3): 193
1 山东省科学院激光研究所 山东省光纤传感重点实验室, 山东 济南250014
2 新南威尔士大学 电气工程与电信学院, 澳大利亚 新南威尔士2052
文中提出了一种光纤分布式声波传感方案。作用在传感光纤上的声波信号导致后向瑞利散射光的相位变化, 将含有声波信息的后向瑞利散射信号注入到迈克尔逊干涉仪, 并采用相位载波解调算法解调出相位信息。实验中采用压电拉伸器模拟声波振动, 分布式声波传感系统实现了10 m的空间分辨率以及平坦的频响。
分布式声波传感 相位载波 干涉仪 频响 distributed acoustic sensing phase generated carrier interferometer frequency response 红外与激光工程
2017, 46(3): 0321003
Author Affiliations
Abstract
1 Shandong Provincial Key Laboratory of Optical Fiber Sensing Technologies, Laser Institute of Shandong Academy of Sciences, Jinan, 250014, China
2 Shengli Oilfield Xinsheng Geophysical Technology Co. Ltd., No. 23 Xingfu Road, Dongying, 257086, China
3 School of Electrical Engineering & Telecommunications, The University of New South Wales, NSW, 2052, Australia
We demonstrate a distributed optical fiber sensing system based on the Michelson interferometer of the phase sensitive optical time domain reflectometer (φ-OTDR) for acoustic measurement. Phase, amplitude, frequency response, and location information can be directly obtained at the same time by using the passive 3×3 coupler demodulation. We also set an experiment and successfully restore the acoustic information. Meanwhile, our system has preliminary realized acoustic-phase sensitivity around 150 dB (re rad/μPa) in the experiment.
Fiber optics sensors Fiber optics sensors Rayleigh scattering Rayleigh scattering optical time domain reflectometry optical time domain reflectometry interferometry interferometry Photonic Sensors
2017, 7(2): 157–162
山东省光纤传感技术重点实验室 山东省科学院激光研究所, 山东 济南 250014
简要介绍了窄线宽激光器技术的现状。针对国内市场对进口窄线宽光纤激光器的依赖，研制了具有自主知识产权的分布反馈光纤激光器样机，突破了有源相移光纤光栅制作技术、隔声隔振封装和有效的功率放大等技术问题，样机功率达到35 mW，线宽小于3 kHz，相对强度噪声低于-115 dB/Hz，主要技术指标已基本接近NKT和NP等先进的国外产品。将样机应用于分布式光纤振动传感系统中，良好地实现了施加信号的解调，信噪比和稳定性完全满足应用要求，并且系统成本远低于进口产品。
激光器 窄线宽 分布反馈光纤激光器 隔声隔振 分布式光纤传感 光学学报
2015, 35(s2): s214005
