1 华中科技大学光学与电子信息学院，武汉光电国家研究中心，湖北 武汉 430074
2 下一代互联网接入系统国家工程实验室，湖北 武汉 430074
3 华中科技大学无锡研究院，江苏 无锡 214174
基于相位敏感光时域反射技术的分布式声波传感（DAS）系统可实现大范围分布式的声波探测，近年来，在油气勘探、地质成像、管道安全、周界安防等应用领域受到研究关注。本文论述了光纤DAS技术的传感原理，分析了单模光纤的衰落机理和性能瓶颈。针对此问题，分别介绍了多种散射增强光纤的增效机理与声波传感性能。进一步，围绕微结构散射增强光纤DAS系统，综述了其近年来的技术与应用进展，并展望了其未来可能的发展方向。
光纤光学 光纤传感 相敏光时域反射计 分布式声波传感 散射增强光纤 激光与光电子学进展
2022, 59(21): 2100001
光子学报
2021, 50(11): 1106005
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 通信与信息工程学院,成都 611731
相敏光时域反射系统异常灵敏,对环境中声波、空气流动及瞬时高频噪音等干扰源同时敏感,环境干扰与入侵非线性混叠时,实际入侵检测与识别困难,容易频繁误报.本文提出一种基于时间序列奇异谱特征的扰动检测方法,对每个滑动时间窗内空间各点的纵向时间序列信号进行相空间重构,对重构后的相空间状态矩阵进行奇异值分解得到信号能量的奇异谱分布,然后将奇异谱特征向量输入后向传播神经网络进行扰动事件检测.实验结果表明,该方法能够有效排除声波及瞬时高频噪音等干扰信号的影响,在微风等有干扰的环境下,在14 km处正确检测率为90%,误警率低于2%.
相敏光时域反射计 扰动检测 纵向时间序列 奇异谱分布 前向反馈神经网络 分布式光纤围栏 误报率 Phase-sensitive OTDR Disturbance detection Longitudinal time series Singular spectrum distribution Feed-forward neural network Distributed fiber-optic perimeter sensor False alarm rate
