La messa a punto di sistemi DAS-Φ-OTDR con diversi metodi di demodulazione. (a) rilevamento dell'eterodina e demodulazione della fase I/Q; (b) rilevamento dell'eterodina e demodulazione in fase di trasformata di Hilbert; (c) rilevamento diretto e demodulazione di fase basata su accoppiatore 3×3; (d) rilevamento diretto e demodulazione di fase basata sull'algoritmo del vettore generato in fase. Credito:Compuscript Ltd
Una nuova pubblicazione da Opto-Electronic Advances esamina i progressi nella tecnologia di rilevamento delle vibrazioni/acustiche in fibra ottica distribuita.
La tecnologia di rilevamento delle vibrazioni/acustiche in fibra ottica distribuita utilizza la luce retrodiffusa di Rayleigh generata iniettando periodicamente impulsi laser nella fibra sottoposta a test (FUT) per ottenere un rilevamento delle vibrazioni a lungo raggio e ad alta risoluzione spaziale sull'intera lunghezza del FUT. Rispetto ai tradizionali sensori elettrici o meccanici, questa tecnologia opera in modo completamente distribuito con elevata sensibilità, accessibilità remota e immunità alle interferenze elettromagnetiche, rendendola adatta a diverse prospettive applicative, soprattutto in condizioni ambientali estreme.
La tecnologia della riflettometria ottica nel dominio del tempo (φ-OTDR) sensibile alla fase si è sviluppata rapidamente da quando il primo sistema di rilevamento delle vibrazioni distribuito (DVS) in fibra ottica basato su φ-OTDR è stato introdotto nel 2005. Successivamente è stato evoluto nel rilevamento acustico distribuito (DAS) ) tecnologia con la capacità di analizzare quantitativamente le forme d'onda acustiche. Su questa base, i ricercatori hanno condotto ricerche approfondite per migliorare le prestazioni di rilevamento dei sistemi φ-OTDR, inclusi parametri chiave delle prestazioni come la distanza di rilevamento, la risoluzione spaziale, l'intervallo di risposta in frequenza e l'accuratezza del riconoscimento degli eventi. Basato sulla sua capacità di rilevamento distribuito a lungo raggio e ad alta risoluzione superiore, φ-OTDR è stato ampiamente utilizzato nelle applicazioni di ingegneria negli ultimi anni, in particolare nei campi emergenti dell'acquisizione di onde sismiche, dell'esplorazione di risorse petrolifere e di gas, rilevamento di perdite di gasdotti, perimetro protezione, monitoraggio delle scariche parziali dei cavi, ecc.
In futuro, con lo sviluppo di un cavo in fibra ottica con sensibilità migliorata, un nuovo meccanismo di rilevamento, procedure di elaborazione del segnale efficienti e algoritmi di riconoscimento degli eventi di vibrazione accurati, il DVS/DAS basato su φ-OTDR mostrerà un grande potenziale per un'ampia gamma di applicazioni commerciali , compreso il rilevamento della forma delle fibre distribuite e l'esplorazione geologica. Infine, questo articolo ha discusso le prospettive e le sfide del futuro sviluppo della tecnologia DVS/DAS basata su φ-OTDR.
I gruppi di ricerca del professor Liyang Shao della Southern University of Science and Technology, Cina e del professor Feng Wang dell'Università di Nanchino, Cina, hanno esaminato congiuntamente i progressi della ricerca della tecnologia DVS/DAS in fibra ottica basata su φ-OTDR e le sue applicazioni emergenti. In primo luogo, sono stati analizzati i principi di rilevamento di DVS-φ-OTDR basati sulla demodulazione dell'intensità della luce retrodiffusa Rayleigh e il sistema DAS-φ-OTDR basato sulla demodulazione di fase. Sono state introdotte e confrontate le tecniche di demodulazione di fase DAS, come lo schema di rilevamento dell'eterodina con demodulazione I/Q, lo schema di rilevamento dell'eterodina con trasformata di Hilbert, lo schema di rilevamento diretto basato sull'accoppiatore 3 x 3 e lo schema di rilevamento diretto basato sull'algoritmo del vettore di generazione di fase. Quindi, i metodi di miglioramento delle prestazioni sono stati discussi e analizzati in dettaglio per i parametri di rilevamento chiave dei sistemi φ-OTDR, tra cui la distanza massima di rilevamento, il rapporto segnale-rumore, l'intervallo di risposta in frequenza di vibrazione, la risoluzione spaziale e l'accuratezza del riconoscimento del modello di vibrazione.
Questa recensione riassume ulteriormente le applicazioni ingegneristiche dei sistemi φ-OTDR in vari campi, che coinvolgono l'esplorazione geologica, la protezione delle tubazioni, la sicurezza perimetrale e il rilevamento delle scariche parziali dei cavi, nonché applicazioni speciali come il rilevamento della forma, il rilevamento della concentrazione di gas e il rilevamento delle infezioni da parassiti . + Esplora ulteriormente
