Un team di ricerca cinese dell'Istituto di ottica e meccanica fine di Shanghai (SIOM) dell'Accademia cinese delle scienze (CAS) ha sviluppato un nuovo metodo per migliorare le prestazioni pratiche del rilevamento acustico in fibra distribuita (DAS) per il rilevamento sismico marino. I risultati sono stati pubblicati nel Journal of Lightwave Technology .

DAS ha molti vantaggi evidenti, compresa un'ampia copertura, alta risoluzione spaziale e temporale, e forte adattabilità ambientale. È ampiamente applicato in molti campi, soprattutto nella rilevazione sismica marina, monitoraggio acustico dell'oceano, ecc. Grazie alla capacità unica di formare array di rilevamento sincrono e su larga scala, DAS può sopperire alla mancanza di tecniche di rilevamento esistenti.

Le sfide principali sono l'insufficiente rapporto segnale-rumore (SNR) e l'affidabilità, il primo è dovuto all'interferenza in impulso del principio di rilevamento DAS e alla disomogeneità dell'indice di rifrazione della fibra, mentre quest'ultimo è principalmente limitato dal coefficiente di diffusione Rayleigh estremamente debole della fibra. Questi problemi limitano notevolmente l'affidabilità di DAS nei campi di applicazione esistenti e non sono utili per l'ampio utilizzo di DAS nel monitoraggio di segnali deboli.

In questo studio, i ricercatori hanno proposto un metodo di fusione dei dati multicanale basato sul paradigma di rilevamento distribuito, che ha superato i limiti fisici intrinseci di DAS e ha realizzato il miglioramento pratico delle prestazioni.

Dal 2017, il team ha successivamente realizzato e dotato DAS di capacità di ascolto stereotassico e direzionale distribuito dal pensiero associativo positivo e negativo, basato sul lavoro di ricerca unico sulle funzionalità di rilevamento intensivo distribuito di DAS, cognizione approfondita e informazioni sulla posizione della fonte di disturbo minerario, e la connessione interna della correlazione spaziale dei dati di rilevamento distribuiti.

In riferimento al lavoro precedente, hanno proposto un nuovo paradigma di rilevamento distribuito, e ha tentato di utilizzare questa correlazione per risolvere le limitazioni fisiche intrinseche di DAS e ottenere aggiornamenti delle prestazioni e implementazione delle applicazioni.

Secondo i ricercatori, sviluppato sull'idea della diversità spaziale, l'indipendenza dal canale della dissolvenza del segnale e la sintesi del guadagno uguale sono state utilizzate per risolvere il problema della dissolvenza del segnale. E l'SNR e la sensibilità del sistema sono stati migliorati utilizzando il beamforming multicanale con l'idea del riutilizzo spaziale e dell'indipendenza dal canale del rumore di sistema.

Di conseguenza, il nuovo paradigma del rilevamento distribuito è stato applicato alla tecnologia DAS per sopprimere la dissolvenza del segnale e migliorare la sensibilità. Si prevede che risolva i problemi di scarsa affidabilità e bassa capacità di rilevamento di segnali deboli nelle applicazioni pratiche e promuova l'applicazione su larga scala di DAS, soprattutto nella rilevazione sismica marina, monitoraggio acustico dell'oceano, eccetera.