DAS声传感技术推介

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,DAS声传感技术推介,分布式声传感（,DistributedAcousticSensing,DAS,）技术：,利用相干瑞利散射光的相位而非光强来探测音频范围内的声音或振动等信号,不仅可以利用相位幅值大小来提供声音或振动事件强度信息，还利用线性定量测量值来实现对声音或振动事件相位和频率信息的获取。,DAS,可以认为是一个移动干涉式声波传感器在传感光纤探测外界信号，当声音或振动引起该位置干涉光相位的线性变化，通过提取该位置不同时刻的干涉信号并解调，就可实现外界物理量的定量测量。,DAS,测量原理,光纤周边的声波振动数据，DAS系统对瑞利干预光进展分析，形成数据矩阵，提取声波振动频率、相位及幅度信息。,DAS 测量过程：激光器沿着光纤发出光脉冲，一些光以反向散射的形式与入射光在脉冲内发生干预，干预光反射回来以后，反向散射的干预光回到信号处理装置，同时将光纤沿线振动声波信号带来信号处理装置。由于光速保持不变，因此可得到每米光纤的声波振动的测量结果。,“光缆就是分布式拾音器串,1m,光脉冲,触发一个,麦克风,定位精度到达1米，每1米光纤即相当于一个麦克风,10km,光纤,=10,000,麦克风,传感器,；,50km,光纤,=50,000,个麦克风传感器,M10000,分布式光纤声波传感系统(DAS)根本原理,M9999,M9998,M9997,M9996,M9995,M9994,M9993,M9992,M9991,1,米光纤圈,A,DAS,系统示范演示,1,米光纤圈,B,1,米光纤圈,C,音乐1：光辉岁月,音乐,2,：青藏高原,音乐,3,：再回首,将一卷,2km,光纤，在,500,米，,1200,米，,1800,米三个位置分别绕出,1m,光纤圈，放置于隔音箱中。同时播放三种不同的音乐，在设备端，可同时在各自相应位置，解调出三首不同的音乐，并可通过音响或者耳机完整清晰的播放出来，并准确定位不同音乐来自于光纤不同的位置，定位精度,1m,。,2km,单模光纤,脉冲内瑞利干涉光，可,灵敏的接收到光纤附近的声波振动全频信号,DAS,用来计算声波频率,OTDR,技术,Optical Time Domain Reflection,用来定位振动位置,最大可探测40kHZ声波信号,可探测任何位置光纤周边的实时声波信号最高40kHZ,耐高温高压等恶劣环境、且抗电磁干扰,尺寸小，组网能力强,DAS,技术简介,传感距离,0-50km,空间采样分辨率,1m,频率响应范围,40kHz,噪声水平,10-3rad/Hz,DAS根本性能指标,实时数据量,100MB/,秒,响应时间快,典型,1,秒,光纤类型,普通单模光纤,测量通道,1,，,2,，,4,通道（实时性受影响）,分布式光纤声波传感系统,(DAS),性能指标,数据存储容量,16TB,固态硬盘阵列,DAS,应用领域简介,石油与页岩气压裂声波振动过程监测,注：石油井下套管可能会泄露，同时井下有油水分层及其它地质构造变化，通过在油井顺着套管一起，因井下常态下，极其安静，能实时监听井下任何位置的声波振动。,管道泄露监测及周边安防,注：无论石油或者天燃气管道，泄露的时候，不仅仅伴随温度变化还有振动变化，同时可以管理管道周边的平安防护与预警。,基于探测地震波的石油/矿藏勘探,注：通过声传感技术，可以分布式的监测到地震波，通过地震波的位置与地壳运动声波来感知和预测石油分层或者其它矿藏情况。,高铁、舰船以及机场监测,注：高铁沿线布置的光纤，可探测高铁运行状态，通过分布式的声波传感，了解轨道及列车运行状态；通过光缆围猎领土范围内的海岛及分布线或者航运线，可实时监测舰船航道情况;机场监测，以实时检测机场飞机起落及机场周边安防。,基于振动的周界平安监测和战场侦察,注：布置光纤于国境线，可预知对方在国境线周围的活动情况。在战场上，可以预知敌人数量，监听敌方情报。,石油油井套管泄露工程数据分析,纵坐标为井下位置,(,光纤沿套管分布,);,横坐标为各频率分量能量大小,将光纤置于井下，同时在各个不同的位置点，模拟泄露点。如以下图所示，427米，465米，482米，518米，588米，660米，758米的位置出现泄露点。各泄露点泄漏时，频率能量主要集中在60-80HZ,能量集中,60-80HZ,，并向外扩散,纵坐标为管道位置,(,光纤沿管道分布,);,横坐标为各频率分量能量大小,将光纤与管道呈线形分布，在1540左右15米位置，100psi压力的管道接头位置，气体发生泄露，因为压力存在，管道局部整体振动，并发出“嘶嘶声，频率能量主要集中在50-200hZ，高频分量能量较低。,西气东输工程天燃气管道泄露工程测试数据分析,1540,米位置,100PSI,压力下,接头位置发生泄露，能量集中在低频，并向高频扩散,纵坐标为管道位置,(,光纤沿管道分布,);,横坐标为各频率分量能量大小,将光纤与管道呈线形分布，在,(1512-1566),米位置，气体发生泄露，左图为,100psi,压力下管道气体泄露声波振动图，右图为,150psi,气体泄露声波振动图。从图中可以看出，压力越大，振动能量越高，泄露信号频率分布非常直观。,西气东输工程天燃气管道泄露工程测试数据分析,1552,米位置，在,100PSI,压力下,泄露点的声波振动,1552,米位置，在,150PSI,压力下,泄露点的声波振动,振动能量较大,振动能量较小,输气站管道周界安防工程测试数据分析,单模光纤沿管道分布，两位工程人员分别携带一个固定频率噪声源，频率为，分别站在1545米和1560米管道位置上，同时施加固定频率噪声，如以下图所示，除有干扰位置的能量极高以外，其它位置非常稳定可靠。,1545,米位置发出固定频率噪声,1560,米位置发出固定频率噪声,纵坐标为管道位置,(,光纤沿管道分布,);,横坐标为各频率分量能量大小,国外石油工程使用DAS检测声波振动的数据分析,DAS,在筛孔中听沙子移动的声音,较重的货物列车,较轻的旅客列车,国外轨道监测工程使用DAS检测声波振动数据分析,DAS工程安装施工现场,