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轨道交通光纤传感DAS监测技术

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为了提供在石油勘探、生产和监视的语境中的感测能力,已经作 出了很多尝试,成功程度各有不同。近来,这些尝试已经包括使用光 纤线缆检测声能。因为线缆典型情况下包括沿着纤维的长度包含多处 反向散射不均匀的光导纤维,这样的系统通过测量从激光脉冲输入到 光纤中的反向散射光允许沿着光纤进行光路长度变化的分布式测量。因为这样的系统允许分布式感测,所以它们可以被称为“分布式声感 测”即“DAS”系统。DAS系统的一种用途是在地震应用中,其中在 已知位置的地震源把声信号传送到地层中以及/或者被动地震源发射 声能。这些信号在穿过和/或反射通过地层后在地震传感器接收。可以处理接收的信号以给出它们穿过的地层的有关信息。这种技术能够用 于记录多种地震信息。另一种应用是在井中应用和流体声监视的领域中。

轨道

光纤分布式声学感测(DAS)是已知类型的感测,其中光纤被部署为感测光纤且利用电磁辐射而重复地询问以提供沿其长度的声学活动的感测。典型地,一个或多个输入辐射脉冲被发射到光纤中。通过分析从光纤内反向散射的辐射,可以将光纤有效地划分成可能(但不必须)邻接的多个分立感测部分。在每一个分立感测部分内,光纤的机械扰动(例如,由于入射声波所致的应变)导致从该部分反向散射的辐射的性质中的变化。该变化可以被检测和分析且用于给出在该感测部分处光纤的扰动的度量。因此,DAS传感器有效地充当光纤的声学感测部分的线性感测阵列。

为了监视铁路网络,可以将感测光纤部署成总体上沿着铁路网络的一个或多个铁轨的路径而延伸。火车在这种铁轨上邻近于DAS感测光纤的移动将生成声信号/振动,其可以用于随着交通工具移动而跟踪该交通工具,从而沿着所监视的区段的整个长度连续地提供实时位置信息到几十米的分辨率。
对于这种铁路网络监视,DAS具有若干优势。可以应用DAS以在较长长度的光纤上提供许多感测通道,例如,可以在具有大约10m长的邻接感测通道的多达40km或更多的光纤长度上应用DAS。因此,可以使用单个DAS传感器来监视铁路网络的长伸展。对于大于40km左右的长度,可以以各种间隔部署若干DAS传感器单元,以提供运输网络的任何希望长度的连续监视。
感测光纤可以是标准电信光纤,且因而相对便宜。光纤可以是简单地与运输网络并排(例如,沿着边或者在窄通道中在轨道或道路下面)埋入的,且相对容易安装。光纤可以被包封在保护性外壳中(即在线缆中),且可以在没有维护的情况下长时间幸存。因此,安装和维护成本是低的。在许多运输网络中,可能已经存在沿至少主要路线部署的光纤,并且这种现有通信基础设施可能包括可以用于DAS的冗余光纤。

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