분산 광섬유 음향 감지 시스템 DAS-INNO

분산 광섬유 음향 감지의 정의

분산 음향 감지 시스템 (증권 시세 표시기) 광섬유 감지 케이블의 길이에 따른 음향 상호 작용을 측정하는 광섬유 광전자 장치입니다..

분산 음향 감지 시스템의 독특한 특징은 연속적인 음향 감지 시스템을 제공한다는 것입니다. (또는 배포) 감지 케이블 길이에 따른 온도 분포, 별개의 감지 지점이 아닌.

분산 음향 감지 기술

보통, DAS 기술은 표준 통신 광섬유 케이블을 사용합니다., 특수 광섬유 케이블은 고온에서만 필요합니다. (보다 큼 100 ° C). 감지 섬유는 일반적으로 단일 모드 섬유를 기반으로 합니다., 일부 특수 응용 분야에서는 다중 모드 감지 섬유를 사용하지만.

DAS 시스템의 범위는 일반적으로 감지 섬유당 최대 50km입니다., 각 문의 단위에는 일반적으로 1 또는 2 동시에 작동할 수 있는 채널. 예를 들어, DAS는 최대 100km까지 측정 가능, 2채널 유닛은 모든 방향에서 50km를 측정할 수 있습니다..

측정 원리

분산형 음향 센서 조사 장치는 레이저 펄스를 광섬유로 전송합니다.. 이러한 유형의 광 펄스가 광섬유를 따라 전파될 때, 섬유 내부의 상호 작용으로 인해 후방 산란이라는 빛 반사가 발생합니다., 작은 변형에 의해 결정되는 것 (또는 진동) 섬유 내부의 이벤트, 국부적인 소리 에너지로 인해 발생하는. 이 후방 산란된 빛은 광섬유를 따라 위쪽으로 심문 장치로 전파됩니다., 레일리 주파수로 샘플링되는 곳. 레이저 펄스에 필요한 시간을 통해 후방 산란 이벤트를 광섬유 거리에 정확하게 매핑할 수 있습니다. – 이것은 광학 시간 영역 반사계로 알려져 있습니다..

오늘날 시장에 나와 있는 대부분의 분산 음향 감지 시스템은 Coherent Optical Time Domain Reflectometer라는 원리를 기반으로 합니다. (COTDR).

공간 해상도 및 공간 샘플링 기간

공간 분해능은 주로 방출되는 펄스의 지속 시간에 따라 결정됩니다., 100ns 펄스에 의해 제공되는 10m의 분해능이 일반적인 값입니다.. 반사광의 양은 펄스 길이에 비례합니다, 따라서 공간 해상도와 최대 범위 사이에는 상충 관계가 있습니다.. 최대 사거리를 향상시키기 위해, 반사광의 수준을 높이기 위해 더 긴 펄스 길이를 사용하는 것이 좋습니다., 하지만 이는 더 큰 공간 해상도로 이어집니다.. 일반적으로, 대부분의 시스템의 공간 해상도는 5-10 미터.

DAS와 타사 비교 광섬유 분산 감지 시스템

다른 많은 것들이 있습니다 분산형 광섬유 다양한 산란 메커니즘에 의존하고 다른 매개변수를 측정하는 데 사용할 수 있는 감지 기술.

브릴루앙 기반 시스템은 일반적으로 분포 변형률과 온도를 측정하는 데 사용됩니다..
브릴루앙 산란은 레일리 산란보다 훨씬 약합니다., 따라서 측정을 활성화하려면 여러 펄스의 반사를 함께 추가해야 합니다.. 그러므로, 브릴루앙 산란을 사용하여 변화를 측정하는 최대 주파수는 일반적으로 수십Hz입니다., Rayleigh 기반 COTDR DAS 시스템은 kHz 감도를 갖습니다..

라만 기반 시스템은 일반적으로 온도 측정에 사용됩니다., DTS 시스템은 일반적으로 Raman 기술을 기반으로 합니다.. 라만 산란의 강도는 브릴루앙 산란의 강도보다 훨씬 낮습니다., 따라서 합리적인 결과를 얻는 데 일반적으로 평균 몇 초 또는 몇 분이 걸립니다.. 그러므로, 라만 기반 시스템은 천천히 변화하는 온도를 측정하는 데에만 적합합니다..

데이터 수집, 신호 처리, 그리고 시각화

분산 음향 감지 시스템에서 생성되는 많은 양의 데이터로 인해, 경영전략을 세우는 것이 중요하다, 가공, 데이터 시각화. 이러한 시스템은 이상의 속도로 데이터를 수집합니다. 10 Khz 최대 20 감지 포인트. 이는 테라바이트 드라이브가 며칠 내에 채워지는 속도와 동일합니다..

보통, 조회 장치는 처리 장치에 연결됩니다. (산업용 PC 또는 서버) 데이터 저장 및 처리를 관리하는. 보통, 이 외에 저장된 콘텐츠가 거의 없기 때문에 원시 데이터를 저장하는 데 사용되는 스크롤링 버퍼가 있습니다..

처리 장치는 원시 데이터를 해석하고 사전 정의된 이벤트와 일치하는지 분석하기 위해 일련의 지능형 알고리즘을 사용하여 프로그래밍됩니다., 침입 이벤트나 파이프라인 누출 등. 광섬유 감지 케이블은 여러 영역으로 나뉩니다., 특정 선택된 알고리즘이 선택되고 각 영역 내에 경고가 할당됩니다..

이러한 이벤트를 시각화하는 방법에는 여러 가지가 있습니다.. 한 가지 접근 방식은 DTS 특정 시각화 소프트웨어를 사용하는 것입니다., 사이트 맵이나 차트를 기반으로 광섬유의 경로를 표시하는 등, 그리고 이벤트가 있으면, 이벤트 위치를 강조 표시하고 알람을 표시합니다.. 또 다른 접근 방식은 DAS 소프트웨어 인터페이스를 기존 SCADA와 통합하는 것입니다., 제어, 또는 보안 소프트웨어 패키지. 이 경우, 이 이벤트는 관련 당사자의 소프트웨어를 강조할 것입니다. 3.

DAS 측정 원리:

DAS가 응집성 레일리 산란을 기반으로 하는 분산 광섬유 센서임을 설명하는 링크를 추가하세요.. 소리에 대한 광섬유의 감도를 활용합니다. (진동). 감지 광섬유에 외부 진동이 작용하는 경우, 탄성광학효과로 인해, 광섬유의 굴절률과 길이는 약간의 변화를 겪습니다., 광섬유 내부에서 전송되는 신호의 위상 변화와 빛의 세기 변화를 초래합니다..

음파에 의한 위상 변화는 매우 작습니다., 따라서 DAS 시스템은 일반적으로 일관성이 높은 펄스 광원을 사용합니다.. 펄스 폭 영역 내에서 레일리 산란 신호 사이에 간섭이 발생합니다.. 외부 진동으로 인해 위상 변화가 발생하는 경우, 해당 지점에서 간섭성 레일리 산란 신호의 강도가 변경됩니다.. 진동 전후의 레일리 산란광 신호의 세기 변화를 감지하여 (차동 신호), 진동 이벤트 감지가 가능합니다., 여러 진동 이벤트를 동시에 정확하게 찾을 수 있습니다..

DAS 기술의 장점:

측정 사각지대 없이 온도 및 진동을 지속적으로 분산 측정

여러 이벤트의 동시 감지 및 정확한 위치 파악

광섬유는 전송과 감지를 결합한 센서입니다.

60 킬로미터의 초장거리 측정 거리, 풍부한 측정 정보

빠른 응답 속도, 내에서 알람 1 초

광신호 전송, 완전 전기 절연, 전자기 간섭에 대한 내성

본질 안전, 가연성 및 폭발성 환경에서의 장기간 작동에 적합

낮은 오경보율로 안정적이고 신뢰할 수 있는 측정

광섬유의 긴 수명, 까지 30 년 동안 유지 보수가 필요 없음

DAS 성능 특성:

긴 온도 거리: 50킬로미터

빠른 응답 시간: 전형적인 1 초

높은 위치 정확도: 2-50m

고감도: 광케이블 주변 40m 이내의 진동을 감지할 수 있습니다.

진동 및 온도 동시 모니터링

광섬유 결함에 대한 온라인 모니터링 기능

모든 것을 인식하는 것은 스마트 지구를 구축하는 데 중요한 기술 지원입니다., 스마트 시티, 그리고 스마트 오션. 분산 광섬유 음향 감지 (증권 시세 표시기) 기술은 진동 및 음장을 지속적으로 분산 감지할 수 있는 새로운 유형의 감지 기술입니다.. 광섬유의 좁은 선폭 단일 주파수 레이저에 의해 유도된 간섭성 레일리 산란의 매우 민감한 특성을 활용합니다., 반사계의 원리와 결합, 장거리에 걸쳐 높은 시공간 정확도로 광섬유와 상호 작용하는 환경 진동 및 음장 정보를 인식합니다.. This unique information perception ability has attracted widespread attention from both academia and industry for DAS technology. The performance of DAS technology is constantly improving, and its applications are developing rapidly. It has demonstrated its unique technological advantages and potential in perimeter intrusion detection, online monitoring of railway safety, geophysical exploration, 및 기타 영역.

Due to its unique advantages, DAS has attracted more and more experts from various fields to seek industry breakthroughs, while also placing increasing demands on the improvement of DAS technology.

After more than a decade of development, DAS has played an irreplaceable role in multiple fields, especially in the application scenarios of long-distance, 대규모, and spatiotemporal dense detection, including perimeter security, 수송, geophysical exploration, 구조적 상태 모니터링, 그리고 다른 분야. 또한 연구원들은 다양한 분야의 맞춤형 응용 요구 사항을 충족하기 위해 DAS 기술을 지속적으로 개선하고 있습니다..

경계 보안 분야, 기존 방식에 비해, DAS는 강력한 환경 적응성 등의 장점을 가지고 있습니다., 높은 은폐, 넓은 모니터링 범위, 그리고 분산된 사각지대. 그렇지만, DAS가 감지한 수많은 복잡한 신호를 바탕으로 광섬유 케이블을 따라 어떤 종류의 교란 및 침입이 발생했는지 어떻게 판단하는가는 기술적인 과제입니다..
철도운송 분야에서는, DAS 기술은 수동형 광섬유를 감지 및 전송 장치로 사용합니다., 광섬유 라인을 따라 방해 신호를 공간적으로 연속적으로 감지할 수 있습니다.. 전자기 간섭 방지 특성이 있습니다., 장거리 분산 측정, 단위 거리당 저렴한 비용, 현장 전원 공급이 필요하지 않습니다.. 기존 포인트 전자기 센싱 기술의 단점을 효과적으로 보완 가능, 철도 운송의 응용 요구 사항을 충족합니다., 기존 철도 노선에 신속하게 통합될 수 있습니다.. 널리 적용되어 왔습니다.

석유 및 가스 자원 탐사 역시 DAS 기술의 중요한 응용 분야입니다.. 기존 석유 및 가스 자원탐사 기술은 포인트형 전자검출기를 사용한다., 배치 효율성이 낮고 대규모 실험 시간이 길다는 단점이 있음. DAS는 기존의 통신용 광섬유를 센서 부품으로 사용합니다., 가격이 저렴하고 드릴링의 전체 수명 주기 동안 중요한 역할을 할 수 있습니다., 완성, 생산, 등., 상당한 장점이 있는.
또한, 광섬유의 크기가 작고 무게가 가볍기 때문에, 항공우주 복합재료와 같은 구조물에 쉽게 삽입할 수 있습니다., 건축 자재, 토양 매체, 등. DAS는 재료 내부의 음향 방출 신호를 쉽게 얻을 수 있습니다., 재료 및 구조에 대한 영구적인 온라인 모니터링 달성.

미래 개발 동향 및 과제

DAS 기술은 지속적으로 발전해 왔습니다., 애플리케이션 시장이 확대되고 있다, 그리고 잠재 고객은 번창하고 있습니다. 최근에, 외국 학자들은 기존 지하 통신 광섬유를 활용해 지질 분석 및 주요 자연재해에 대한 대규모 모니터링 네트워크 구축을 제안했습니다. (지진) 발각. 이러한 개발 방향은 DAS의 대규모 공간 연속 인식의 장점을 활용할 수 있습니다., 전 세계 지하의 모든 중복 통신 광섬유 자원을 다시 활성화합니다., 매우 높은 시장가치와 발전 가능성을 가지고 있습니다..
DAS 기술은 상당한 발전을 이루었지만, 아직 완전히 성숙되지 않았으며 해결해야 할 중요한 기술적 병목 현상이 여전히 존재합니다., 주로 감도 개선을 포함, 다차원 감지, 새로운 데이터 처리 패러다임.
DAS 기술의 감도는 분산 센싱 기술에 비해 상대적으로 높습니다.. 그렇지만, 기존 점 감지 기술과 비교, 아직 상당한 격차가 있어. DAS 기술을 대규모로 적용하기 위해, 이 기술의 감도를 크게 향상시킬 필요가 있습니다, 기존 점감지 장치 수준에 근접하게 만들었습니다., 다양한 응용 분야에서 기존의 기술적 수단을 완전히 대체하기 위해.
동시에, DAS의 기존 감지 기능은 여전히 광섬유의 1차원 축 구조로 인해 제한됩니다., 방해원의 3차원 위치 파악과 신호의 다중 구성 요소 감지가 어렵습니다., 이는 DAS의 기술적 성능과 적용 범위를 어느 정도 제한합니다.. 영상 기반 분산 2D/3D 측위 탐지 및 드론 대응

또한, 장거리, 공간적으로 조밀한 샘플링, DAS의 시간 영역 밀집 샘플링 기능으로 엄청난 양의 센싱 데이터 생성. 방대한 양의 원시 데이터를 실시간으로 유용한 감지 신호로 변환하는 방법에는 새로운 데이터 처리 방법 및 알고리즘 개발이 필요합니다..

요약하면 다음과 같습니다, DAS 기술은 물리적 세계의 인식을 위한 혁신적인 기술적 수단을 제공합니다., 이는 과학 연구와 인류 사회의 지적 발전을 촉진하는 데 큰 의미가 있습니다..