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May 02, 2023

分散型光ファイバー振動の進歩

Immagine da Compuscript Ltd: configurazione di un sistema DAS-Φ-OTDR con varie funzionalità

コンピュスクリプト株式会社

画像: 異なる復調方式を使用した DAS-Φ-OTDR システムのセットアップ。 (a) ヘテロダイン検出と I/Q 位相復調。 (b) ヘテロダイン検波とヒルベルト変換位相復調。 (c) 3×3 カプラに基づく直接検波と位相復調。 (d) 位相生成搬送波アルゴリズムに基づく直接検波と位相復調もっと見る

クレジット: OAS

Opto-Electronic Advances からの新しい出版物。 DOI 10.29026/oea.2022.200078 は、分散型光ファイバー振動/音響センシング技術の進歩を概説しています。

分散型光ファイバー振動/音響センシング技術は、レーザーパルスをテスト対象ファイバー(FUT)に定期的に注入することによって生成されるレイリー後方散乱光を利用し、FUTの全長にわたる長距離かつ高空間分解能の振動検出を実現します。 従来の電気センサーや機械センサーと比較して、このテクノロジーは高感度、遠隔アクセス性、電磁干渉耐性を備えた完全分散方式で動作するため、特に極端な環境条件下でのさまざまな用途の見通しに適しています。

位相感応型光時間領域反射率測定 (φ-OTDR) 技術は、2005 年にφ-OTDR に基づく最初の光ファイバー分散振動センシング (DVS) システムが導入されて以来、急速に発展してきました。その後、分散音響センシング (DAS) に進化しました。 ）音響波形を定量的に分析できる技術。 これに基づいて、研究者は、センシング距離、空間分解能、周波数応答範囲、イベント認識精度などの主要な性能パラメータを含む、φ-OTDR システムのセンシング性能を向上させるための広範な研究を実施しました。 φ-OTDR は、その優れた長距離および高解像度の分散センシング能力に基づいて、近年、特に地震波取得、石油およびガス資源探査、パイプライン漏洩検出、境界計測などの新興分野でエンジニアリング用途に広く使用されています。保護、ケーブル部分放電監視など

将来的には、感度が向上した光ファイバーケーブル、新しいセンシングメカニズム、効率的な信号処理手順、および正確な振動イベント認識アルゴリズムの開発により、φ-OTDR ベースの DVS/DAS は幅広い商用アプリケーションに大きな可能性を示すでしょう。分散型ファイバー形状センシングや地質探査など。 最後に、この記事では、φ-OTDR ベースの DVS/DAS 技術の将来の開発の展望と課題について説明しました。

中国の南方科技大学のLiyang Shao教授と中国の南京大学のFeng Wang教授の研究グループは、φ-OTDRベースの光ファイバーDVS/DAS技術とその新たなアプリケーションの研究進捗状況を共同でレビューした。 まず,レイリー後方散乱光強度復調に基づくDVS-φ-OTDRと位相復調に基づくDAS-φ-OTDRシステムのセンシング原理を分析した。 I/Q復調によるヘテロダイン検波方式,ヒルベルト変換によるヘテロダイン検波方式,3x3カプラに基づく直接検波方式,位相生成搬送波アルゴリズムに基づく直接検波方式などのDAS位相復調技術を紹介し,比較した。 次に、最大検出距離、信号対雑音比、振動周波数応答範囲、空間分解能、振動パターン認識の精度など、φ-OTDR システムの主要な検出パラメータについて、性能向上方法について詳細に検討および分析しました。

このレビューでは、地質探査、パイプラインの保護、周囲のセキュリティ、ケーブルの部分放電検出などのさまざまな分野での φ-OTDR システムのエンジニアリング アプリケーションと、形状センシング、ガス濃度センシング、害虫感染検出などの特殊なアプリケーションをさらに要約します。 。

参照記事: Liu SQ、Yu FH、Hong R、Xu WJ、Shao LY 他位相感応型光学時間領域反射率測定法の進歩。 光電子アドバンス5 、200078 (2022)。 土井: 10.29026/oea.2022.200078

キーワード:光ファイバーセンサー / Ф-OTDR / 位相復調 / 応用研究

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Liyang Shao は、中国の南方科学技術大学のイノベーションおよび起業家精神学部の副学部長であり、電気電子工学部の終身教授です。 彼は、2,200 以上の引用と 34 の H インデックスを含む 140 以上の SCI 論文を執筆しており、10 件の中国特許を取得しています。 彼は、OFS、ACP、TPC、ICAIT などの多くの国際会議の技術委員会または組織委員会のメンバーであり、10 を超える国際会議での招待講演を含む 40 を超える会議でのプレゼンテーションを行っています。 中国科学技術省の国際協力特別プロジェクト、中国国立自然科学財団（一般/重点プロジェクト）、およびいくつかの省レベルの研究プロジェクトを主宰し、資金総額は2,000万人民元に達した。 彼の研究グループは、光学センシングおよび測定技術、マイクロおよびナノ光学、および非線形光学の分野における理論研究の実施に注力しています。 彼のグループは、光学情報とセンシング技術を地震監視、鉄道輸送、境界警備、インフラ保護、生化学、生命の健康に応用することを目指しています。

Feng Wang は、中国の南京大学の光通信工学研究センターの副所長です。 彼は、Optica および電気電子学会 (IEEE) の上級会員であり、中国光学学会の光学教育委員会のメンバーでもあります。 彼は、中国国立自然科学財団の 6 つの研究プロジェクト、973 プログラムと国家重点研究開発プログラムの 2 つのプロジェクト、江蘇省の 3 つのプロジェクトを主宰し、参加してきました。 彼は 80 件以上の SCI 論文を執筆し、50 件以上の特許を申請/取得し、教育省技術発明賞一等賞、江蘇省科学技術賞一等賞、国家科学技術賞一等賞を受賞しました。第5回ウー・ウェンジュンAI科学技術賞を受賞。 彼の研究チームは、分散型光ファイバー センシングおよびファイバー ブラッグ グレーティング センシング技術とアプリケーションに焦点を当てています。

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Opto-Electronic Advances (OEA) は、インパクトファクター 9.682 (Journals Citation Reports for IF 2020) の影響力の高いオープンアクセスの査読付き月刊 SCI ジャーナルです。 2018 年 3 月の発足以来、OEA は SCI、EI、DOAJ、Scopus、CA、ICI のデータベースにインデックスを作成し、編集委員会を 17 の国と地域からの 36 人のメンバーに拡大しました (平均 h-index 49)。

このジャーナルは、中国科学院光電子研究所によって発行されており、研究者、学者、専門家、実践者、学生に、以下の内容をカバーする高品質の実証的および理論的研究論文の形で知識を伝え、共有するためのプラットフォームを提供することを目的としています。光学、フォトニクス、オプトエレクトロニクスのトピック。

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10.29026/oea.2022.200078

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