1 之江实验室光纤传感研究中心，浙江 杭州 310027
2 浙江大学海洋学院，浙江 舟山 316021
3 电子科技大学信息与通信工程学院，四川 成都 611731
报道了一种高性能大孔径分布式光纤水听拖曳阵列，其总长度为150 m，声学传感段长度为100 m，具有192个传感单元，采用单根光纤离散增敏制备而成，无需其他分离器件。传感基元通过驻波桶标定，在20~1000 Hz，平均声压灵敏度达到-127.44 dB（re rad/μPa）。阵列同时装配了自研的姿态感知模块，可实现拖曳过程的实时姿态获取。针对所研制的大规模分布式光纤水听拖曳阵列，开展了湖试综合测试，6 kn拖速下阵列声学段的倾角仅为7.8°，将192个传感单元数据波束合成后得到了16.87 dB的空间增益，传感器表现出了优异的综合性能。该高性能大规模分布式光纤水听拖曳阵列为光纤水听器发展提供了一条全新的技术路线，有力推动了基于DAS的“第三代声呐技术”的发展。
光纤光学 光纤水听器 光纤水听拖曳阵列 分布式光纤声波传感 声压灵敏度 姿态感知 目标轨迹跟踪
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
1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
分布式光纤水听器将光纤作为水下声波换能器阵列，是近年来发展的新型水听器技术，具有阵列灵活重构、易于大规模组网、湿端全自动制备等独特优势，得到了国内外相关领域的重点关注。介绍了分布式光纤水听器的基本传感原理与典型的信号解调方法，梳理了声压灵敏度、系统等效噪声、响应方向性、动态范围等分布式光纤水听器的重要性能指标与研究进展，并介绍了近年来分布式光纤水听器技术的应用概况。最后，对存在的问题与未来发展趋势进行了总结和展望。
分布式光纤水听器 分布式光纤声波传感 光纤传感 瑞利散射 水下目标探测
光子学报
2023, 52(10): 1052419
为了满足复杂的工程现场环境对相敏光时域反射仪（φ-OTDR）的各项性能指标的需求，提出基于自适应卡尔曼滤波(AKF)和频分复用(FDM)的高性能φ-OTDR，利用FDM提升系统的频响带宽，引入AKF对线性响应于外界振动的相位状态的噪声统计特性进行实时估计和修正，抑制了衰落和串扰导致的相位失真。实验结果表明，改进后φ-OTDR系统的传感线性度被有效提升，系统本底噪声降低到-83.7 dB2/Hz，应变分辨率达到了0.28 pε/Hz1/2。
分布式光纤声波传感技术 自适应卡尔曼滤波 频分复用 频响带宽 distributed fiber acoustic sensing φ-OTDR φ-OTDR adaptive Kalman filter frequency division multiplexing frequency response bandwidth
1 大连理工大学光电工程与仪器科学学院，辽宁 大连 116024
2 河北工程大学数理科学与工程学院，河北 邯郸 056038
光声光谱技术作为一种超高灵敏度的气体检测技术，声波传感器作为核心部件直接影响着系统的体积和检测极限。传统光声光谱技术使用电容式麦克风作为声波探测单元，但该器件的电学特性易受到高温环境和电磁干扰影响。在全光学光声光谱系统中，利用光学声波传感器对光声信号进行探测，避免了电子探测元件的使用，具有环境适应性强、灵敏度高等优点，且系统中全光学的设计可以极大地减小光声传感单元的体积。综述了基于干涉型光学声波传感器的全光学光声光谱气体传感技术的研究进展，并展望了其未来的发展方向。
光谱学 光声光谱 全光学设计 气体检测 光纤声波传感 光学学报
2023, 43(18): 1899911
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 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
3 中国科学院上海光学精密机械研究所中国科学院量子光学重点实验室，上海 201800
分布式光纤声波传感（DAS）技术以独特的动态在线监测、大范围密集测量、方便布设免维护等优势，获得了周界安防、结构健康、交通运输、油气勘探、海洋水声等多领域专家学者的广泛关注。同时，DAS技术可以方便地通过标准通信光缆或专用光缆形成大规模探测阵列，满足地球物理与自然灾害预测等领域的地震波检测需求，有望得到更广泛的应用。以新兴的地震波检测应用为切入点，结合调研情况，对DAS技术的基本传感原理、技术发展历程、地震波应用进展等进行论述，并分析DAS在地震波检测方向所面临的关键技术难题和未来发展趋势。
激光与光电子学进展
2021, 58(13): 1306006
1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
基于相干瑞利散射的分布式光纤声波传感(DAS)技术可以实时获取光纤沿线各位置的振动和声场信息,具有传感范围大、时空精度高等独特优势,近年来得到了多个领域研究学者的广泛关注。论述了DAS的基本传感机理,概述了相干衰落抑制、响应带宽与空间分辨率提升等关键科学技术问题的研究进展,介绍了DAS在安防、铁路等领域的应用进展,并针对DAS技术未来可能的发展方向进行了评述与展望。
散射 相干瑞利散射 相敏光时域反射计 光纤传感 分布式光纤声波传感 激光与光电子学进展
2020, 57(5): 050001
电子科技大学信息与通信工程学院光纤传感与通信教育部重点实验室, 四川 成都 611731
研究了一种基于多层石墨烯材料的光纤声波传感器, 该传感器是由单模光纤和多层石墨烯薄膜构成的光纤法布里-珀罗干涉腔结构。分别采用多层的石墨烯和氧化石墨烯(GO)材料作为声压敏感薄膜, 进行声波传感实验研究。结果表明, 在音频范围内, 基于石墨烯和GO薄膜的光纤声波传感器的平均信噪比分别达到56 dB和69 dB, 平均最小可探测声压灵敏度分别为20.8 μPa·Hz-1/2和6.63 μPa·Hz-1/2, 远低于电学声波传感器的最小可探测声压灵敏度。基于石墨烯材料的光纤声波传感器具有更高的声波检测灵敏度, 适用于强电磁干扰、狭小空间等环境下的微声压测量。
传感器 多层石墨烯 法布里-珀罗干涉腔 光纤声波传感器 灵敏度
