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May 13, 2023

Avancées dans la technologie de détection acoustique/vibratoire à fibre optique distribuée

4 avril 2022 par

4 avril 2022

par Compuscript Ltd

Une nouvelle publication d'Opto-Electronic Advances passe en revue les avancées de la technologie de détection acoustique/vibratoire à fibre optique distribuée.

La technologie de détection acoustique/vibratoire à fibre optique distribuée utilise la lumière rétrodiffusée de Rayleigh générée en injectant périodiquement des impulsions laser dans la fibre sous test (FUT) pour obtenir une détection des vibrations à longue portée et à haute résolution spatiale sur toute la longueur du FUT. Par rapport aux capteurs électriques ou mécaniques traditionnels, cette technologie fonctionne de manière entièrement distribuée avec une sensibilité élevée, une accessibilité à distance et une immunité aux interférences électromagnétiques, ce qui la rend adaptée à diverses perspectives d'application, en particulier dans des conditions environnementales extrêmes.

La technologie de réflectométrie optique dans le domaine temporel sensible à la phase (φ-OTDR) s'est rapidement développée depuis que le premier système de détection de vibrations distribuées (DVS) à fibre optique basé sur φ-OTDR a été introduit en 2005. Elle a ensuite évolué vers la détection acoustique distribuée (DAS ) technologie avec la capacité d'analyser quantitativement les formes d'onde acoustiques. Sur cette base, les chercheurs ont mené des recherches approfondies pour améliorer les performances de détection des systèmes φ-OTDR, y compris les paramètres de performance clés tels que la distance de détection, la résolution spatiale, la plage de réponse en fréquence et la précision de la reconnaissance des événements. Basé sur sa capacité supérieure de détection distribuée à longue portée et à haute résolution, φ-OTDR a été largement utilisé dans les applications d'ingénierie ces dernières années, en particulier dans les domaines émergents de l'acquisition d'ondes sismiques, de l'exploration des ressources pétrolières et gazières, de la détection des fuites de pipelines, du périmètre protection, surveillance des décharges partielles du câble, etc.

À l'avenir, avec le développement d'un câble à fibre optique à sensibilité améliorée, d'un nouveau mécanisme de détection, de procédures de traitement de signal efficaces et d'algorithmes de reconnaissance d'événements de vibration précis, le DVS/DAS basé sur φ-OTDR présentera un grand potentiel pour une large gamme d'applications commerciales , y compris la détection de forme de fibre distribuée et l'exploration géologique. Enfin, cet article a discuté des perspectives et des défis du développement futur de la technologie DVS/DAS basée sur φ-OTDR.

Les groupes de recherche du professeur Liyang Shao de l'Université des sciences et technologies du Sud, en Chine, et du professeur Feng Wang de l'Université de Nanjing, en Chine, ont examiné conjointement les progrès de la recherche sur la technologie DVS/DAS à fibre optique basée sur φ-OTDR et ses applications émergentes. Tout d'abord, les principes de détection du DVS-φ-OTDR basé sur la démodulation de l'intensité lumineuse rétrodiffusée de Rayleigh et du système DAS-φ-OTDR basé sur la démodulation de phase ont été analysés. Les techniques de démodulation de phase DAS, telles que le schéma de détection hétérodyne avec démodulation I/Q, le schéma de détection hétérodyne avec transformée de Hilbert, le schéma de détection directe basé sur un coupleur 3 x 3 et le schéma de détection directe basé sur l'algorithme de porteuse génératrice de phase, ont été introduites et comparées. Ensuite, les méthodes d'amélioration des performances ont été discutées et analysées en détail pour les paramètres de détection clés des systèmes φ-OTDR, y compris la distance de détection maximale, le rapport signal sur bruit, la plage de réponse en fréquence de vibration, la résolution spatiale et la précision de la reconnaissance des formes de vibration.

Cette revue résume en outre les applications techniques des systèmes φ-OTDR dans divers domaines, impliquant l'exploration géologique, la protection des pipelines, la sécurité du périmètre et la détection des décharges partielles de câbles, ainsi que des applications spéciales telles que la détection de forme, la détection de concentration de gaz et la détection d'infections parasitaires. .

Plus d'information: Shuaiqi Liu et al, Avancées en réflectométrie optique sensible à la phase dans le domaine temporel, Opto-Electronic Advances (2021). DOI : 10.29026/oea.2022.200078

Fourni par Compuscript Ltd