1 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
2 光纤传感研究中心之江实验室，浙江 杭州 310000
简要回顾了从基于传统机器学习的普通感知型分布式光纤声波传感器（DAS）到基于深度学习的全智能化DAS的转变历程，深入分析了基于多维信息提取的DAS监督学习及半监督、无监督和跨场景迁移等深度学习方法的研究现状，概括了不同识别模型的构建思路、特点，及其识别性能、处理时间等评价指标，也论述了DAS从单源检测到多源混叠检测、从单任务到多任务处理等智能感知能力提升面临的新挑战，最后对全智能化DAS的信号处理发展方向及新趋势进行了展望。
光纤物联网 相敏光时域反射 分布式光纤声波传感器 智能感知 信号处理
光子学报
2023, 52(10): 1052419
1 太原理工大学电子信息与光学工程学院，山西 太原 030024
2 太原理工大学物理学院，山西 太原 030024
3 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室，山西 太原 030024
4 天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津 300072
5 天津大学光电信息技术教育部重点实验室，天津 300072
6 天津大学光纤传感研究所，天津 300072
7 天津市光纤传感工程中心，天津 300072
基于线性调频（LFM）脉冲的光纤分布式声波传感（DAS）技术采用同时具有连续波形和脉冲波形优势的LFM脉冲作为探测光，利用频移产生附加相位实现光纤应变导致相位补偿的原理进行传感。可实现光纤链路沿线声/振信号的定量波形恢复，具有响应速度快、灵敏度高等特点，在地球物理学、线性基础设施监测等领域具有显著的优势和应用前景。论述基于LFM脉冲DAS技术的基本传感机理，概述传感距离、空间分辨率、频率响应与衰落噪声抑制等关键技术指标的研究进展，介绍DAS在典型应用中的进展，并对未来可能发展趋势进行探讨。
光纤光学 分布式声波传感 线性调频脉冲 瑞利散射 相位解调 激光与光电子学进展
2023, 60(11): 1106002
1 上海大学精密机械工程系，上海 200444
2 上海拜安传感技术有限公司，上海 201210
研究了一种基于分布式光纤声波传感器（DAS）的托辊监测方法，用于带式输送机托辊故障识别。在论述利用DAS检测托辊故障振动特征信号原理的基础上，搭建胶带长度为30 m的带式输送机测试系统平台，模拟托辊卡死、无轴承、断裂等不同故障情况进行实验测试数据采集。通过对采集的声音信号进行时域和频域分析，提取不同故障下的特征量，实现托辊的故障识别。实验结果表明，利用DAS技术可以检测带式输送机托辊故障振动特性监测，在工业带式输送机托辊故障监测方面具有应用前景。
仪器，测量与计量 分布式光纤声波传感器 带式输送机 托辊 故障监测 激光与光电子学进展
2023, 60(9): 0912004
1 中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室，山西 太原 030051
2 中北大学软件学院，山西 太原 030051
结合光纤工作频带宽、传输损耗小以及微机电系统（MEMS）制造工艺可实现微小型化、批量化和高一致性生产的优势，MEMS光学声传感器表现出高灵敏度、宽频带、大动态范围和高信噪比的优异声探测性能，受到了科研人员的普遍关注和深入研究。根据声敏感单元结构不同，将MEMS光学声传感器分为微结构光纤光栅型、光纤干涉仪型和微谐振腔型。然后，分别介绍了不同类型MEMS光学声传感器的声敏感原理，并在此基础上讨论了它们在不同声探测领域中的研究现状以及目前最为成熟的应用领域。最后展望了MEMS光学声传感器在MEMS工艺逐渐成熟的促使下，可与硅基光电子集成技术相结合实现系统片上集成的未来发展趋势。
光纤光学 微机电系统制造工艺 声传感器 微结构光纤光栅 光纤干涉仪 微谐振腔 激光与光电子学进展
2023, 60(3): 0312017
1 国家电网宁夏电力有限公司, 银川 750002
2 西安理工大学, 西安710077
目前的研究工作都集中在如何提高法布里-珀罗(Fabry-Perot, F-P)传感器的灵敏度和线性响应度, 而传感器的方向响应性在局部放电定位中的研究较少。对基于微机电系统(MEMS)的F-P声传感器的方向灵敏度进行了实验研究, 制作了膜片厚度为5 μm的F-P声传感器, 并测量和分析了来自不同入射角和线性距离的放电源的声信号。实验结果表明: 该传感器在±60°入射范围内具有5.90 dB的振幅波动, 信噪比高, 使其具备3 m以外检测微弱局部放电信号的能力。
光纤传感器 法布里-珀罗 声传感器 局部放电 fiber optic sensor, Fabry-Perot, acoustic sensor,
研究一种MEMS膜片与超小GRIN光纤镜头相结合的MEMS光纤声传感器，以及基于扫频OCT （Swept Source Optical Coherence Tomography，SS-OCT）解调系统的MEMS光纤声传感器性能测试方法。在进行建模分析的基础上，设计并研究MEMS膜片与超小GRIN光纤镜头相结合的MEMS光纤声传感器的制作工艺，搭建基于SS-OCT的声振测量系统，通过开展单频声信号、混频声信号、频率响应、声压灵敏度和系统稳定性测量实验，进行传感器的性能测试与标定。结果显示，所研究的MEMS光纤声传感器样品的频响范围为50 Hz~4.5 kHz，在频率为300 Hz时传感器声压灵敏度21.63 nm/Pa，信噪比（SNR）为44.1 dB，线性度为98.97%，重复性标准偏差为0.003。结果表明所研究的MEMS光纤声传感器可行，而且利用SS-OCT解调系统可对其传感性能进行有效测量。
超小GRIN光纤镜头 MEMS 光纤声传感器 SS-OCT ultra-small GRIN fiber lens MEMS optical fiber acoustic sensor SS-OCT 光学 精密工程
2022, 30(12): 1406
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
上海交通大学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
基于光纤的分布式声波传感器（DAS）是近十余年来发展最快的光纤传感技术之一，它能够以高采样率同时获取光纤链路上多个位置处机械振动的波形，从而获取周围环境的丰富信息，在周界围栏安防、油气资源勘探、地震波形检测等领域具有巨大的应用潜力。将介绍DAS的基本原理，包括3种适合在长距离光纤中定位后向瑞利散射（RBS）信号的反射仪技术和2种利用RBS信号恢复振动波形的方法，介绍DAS系统的两类典型应用，最后讨论DAS技术的发展趋势。
激光与光电子学进展
2021, 58(13): 1306001
