軌道交通光纖傳感DAS監(jiān)測技術(shù)
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為了提供在石油勘探、生產(chǎn)和監(jiān)視的語境中的感測能力,已經(jīng)作 出了很多嘗試,成功程度各有不同。近來,這些嘗試已經(jīng)包括使用光 纖線纜檢測聲能。因?yàn)榫€纜典型情況下包括沿著纖維的長度包含多處 反向散射不均勻的光導(dǎo)纖維,這樣的系統(tǒng)通過測量從激光脈沖輸入到 光纖中的反向散射光允許沿著光纖進(jìn)行光路長度變化的分布式測量。因?yàn)檫@樣的系統(tǒng)允許分布式感測,所以它們可以被稱為“分布式聲感 測”即“DAS”系統(tǒng)。DAS系統(tǒng)的一種用途是在地震應(yīng)用中,其中在 已知位置的地震源把聲信號(hào)傳送到地層中以及/或者被動(dòng)地震源發(fā)射 聲能。這些信號(hào)在穿過和/或反射通過地層后在地震傳感器接收??梢蕴幚斫邮盏男盘?hào)以給出它們穿過的地層的有關(guān)信息。這種技術(shù)能夠用 于記錄多種地震信息。另一種應(yīng)用是在井中應(yīng)用和流體聲監(jiān)視的領(lǐng)域中。
光纖分布式聲學(xué)感測(DAS)是已知類型的感測,其中光纖被部署為感測光纖且利用電磁輻射而重復(fù)地詢問以提供沿其長度的聲學(xué)活動(dòng)的感測。典型地,一個(gè)或多個(gè)輸入輻射脈沖被發(fā)射到光纖中。通過分析從光纖內(nèi)反向散射的輻射,可以將光纖有效地劃分成可能(但不必須)鄰接的多個(gè)分立感測部分。在每一個(gè)分立感測部分內(nèi),光纖的機(jī)械擾動(dòng)(例如,由于入射聲波所致的應(yīng)變)導(dǎo)致從該部分反向散射的輻射的性質(zhì)中的變化。該變化可以被檢測和分析且用于給出在該感測部分處光纖的擾動(dòng)的度量。因此,DAS傳感器有效地充當(dāng)光纖的聲學(xué)感測部分的線性感測陣列。
為了監(jiān)視鐵路網(wǎng)絡(luò),可以將感測光纖部署成總體上沿著鐵路網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)或多個(gè)鐵軌的路徑而延伸?;疖囋谶@種鐵軌上鄰近于DAS感測光纖的移動(dòng)將生成聲信號(hào)/振動(dòng),其可以用于隨著交通工具移動(dòng)而跟蹤該交通工具,從而沿著所監(jiān)視的區(qū)段的整個(gè)長度連續(xù)地提供實(shí)時(shí)位置信息到幾十米的分辨率。
對于這種鐵路網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視,DAS具有若干優(yōu)勢??梢詰?yīng)用DAS以在較長長度的光纖上提供許多感測通道,例如,可以在具有大約10m長的鄰接感測通道的多達(dá)40km或更多的光纖長度上應(yīng)用DAS。因此,可以使用單個(gè)DAS傳感器來監(jiān)視鐵路網(wǎng)絡(luò)的長伸展。對于大于40km左右的長度,可以以各種間隔部署若干DAS傳感器單元,以提供運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的任何期望長度的連續(xù)監(jiān)視。
感測光纖可以是標(biāo)準(zhǔn)電信光纖,且因而相對便宜。光纖可以是簡單地與運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)并排(例如,沿著邊或者在窄通道中在軌道或道路下面)埋入的,且相對容易安裝。光纖可以被包封在保護(hù)性外殼中(即在線纜中),且可以在沒有維護(hù)的情況下長時(shí)間幸存。因此,安裝和維護(hù)成本是低的。在許多運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)中,可能已經(jīng)存在沿至少主要路線部署的光纖,并且這種現(xiàn)有通信基礎(chǔ)設(shè)施可能包括可以用于DAS的冗余光纖。