什么是分布式声学传感 (DAS)?

分布式声学传感 (DAS) 是一种技术,可以沿着光纤电缆的整个长度进行连续、实时的测量。与依赖于在预定点测量的离散传感器的传统传感器不同,分布式传感利用光纤。光纤是传感元件。这些系统允许在远距离和恶劣环境中检测声信号。

声学传感器® 宽带单模光纤是 OFS LineaSens® 系列的最新成员,是一种具有最佳性能的振动传感光纤,适用于 DAS 系统。 AcoustiSens 宽带光纤采用基于 ITU-T G.657.A1 电信级单模标准的波导设计,可显着增加瑞利反向散射,同时保持低衰减,以提高光信噪比 (OSNR)。此外,AcoustiSens 宽带光纤具有弯曲不敏感性并扩展了工作波长带 (1536 – 1556 nm),确保与所有已知 DAS 询问器的互操作性。

声学传感器 宽带旨在用于设计为分布式声学传感 (DAS) 系统中传感组件的电缆。无需更改询问设备或复杂的光放大方案 AcoustiSens Wideband 是一种插入式光纤替代品,可提供显着改善的传感性能,其 OSNR 比电信标准光纤好几个数量级。这转化为 DAS 系统中 ASNR 的显着改善。由于其波导设计,AcoustiSens 光纤对弯曲不敏感,并且与 G.657.A1 和 G.652.D 光纤兼容,确保与常用传感解决方案的平滑集成。

声学传感器 光纤旨在用作光缆和混合电缆中的组件,专为振动或声学传感应用而设计,包括:

  • 管道监控(中游)
  • 铁路监控
  • 周界监测
  • 海底监测
  • 公路监控
  • 智慧城市应用

要了解有关 AcoustiSens 的更多信息,请观看此 视频概览 或访问 OFS 网站.或者你可以 联系我们 讨论满足您的传感需求的解决方案。

光纤网络电缆有助于监测 Ridgecrest 余震

地震准备好了吗?加州理工学院 (Caltech) 的地震学家正在使用 光纤网线 监测和记录 7 月 4 日和 5 日加利福尼亚州里奇克莱斯特地震的余震。通过使用 光纤,科学家们可以从成千上万的日常余震中收集、跟踪和分析更深入的数据。

为此,科学家们将一束光沿着未使用或未使用的光纤传输 “暗”光缆.当光线到达光纤中的微小瑕疵时,一小部分光线会被反射回来并被记录下来。通过这种方式,每个光纤缺陷都可以作为沿埋地光纤电缆的可跟踪位置。当地震波穿过地面时,电缆会略微膨胀和收缩。这种变化会影响光往返于这些位置的传播时间。通过监测这些变化,地震学家可以监测地震波的运动。

根据加州理工学院的说法,微小的光纤缺陷经常发生,以至于每隔几米的光纤就可以作为一个单独的地震仪。事实上,在三个不同地点监测 50 公里长的光缆大致相当于在该地区部署了 6,000 多个地震仪。

加州理工学院在两次大地震发生后的几天内启动了该项目,并开始与团体联系,以寻找距离足够近、足够长以供使用的未使用光纤电缆。科学家们最终联系了加州宽带合作社的数字 395 项目。 Digital 395 项目的目标是建立一个新的 583英里光纤网络 它将沿着内华达山脉东部从北向南延伸,经过 Ridgecrest 附近。 Digital 395 提供了三段光缆,加州理工学院将传感仪器连接到这些光缆上。

从 Ridgecrest 光纤网络收集的信息将帮助地震学家更多地了解地震在地球上的移动方式,特别是地震波如何穿过 Ridgecrest 周围地区。

光纤:当加热和加压时

许多陆地和海洋石油作业使用温度传感来帮助提高恶劣环境中的安全性和功能性。 光纤 在这些条件下使用的通常会暴露在高温和高压下,以及周围环境中的电离辐射和腐蚀性化学物质。

鉴于这些极端情况,公司越来越多地使用 硅基光纤 对彼此而言 声学 and 分布式温度传感.这些纤维具有先进的特性,包括卓越的热稳定性和机械强度。它们还能够以最小的附加衰减或信号损失传输光功率。

虽然研究人员已经彻底研究了光纤在环境条件下的机械强度,但他们很少在暴露于高温和/或液体后检查光纤。事实上,据我们所知,没有系统数据记录光纤在高温高压下的机械强度,例如在温度传感中所经历的。

这就是为什么当 OFS 的 Andrei Stolov 决定进行一项实验研究时,他是在某种“未知领域”进行操作。在开始实验之前,Stolov 意识到许多因素会影响光纤能否在石油作业中的恶劣条件下生存。这些方面包括纤维涂层的类型、环境、温度、压力和使用时间。

当光纤在高温或侵蚀性环境中使用时,最常见的故障迹象是衰减增加或机械强度损失。在斯托洛夫的研究中,他使用强度下降作为他失败的标准。

在他的实验中,斯托洛夫将一系列光纤浸入水中 各种涂料 成四种高温/高压流体,即(1)蒸馏水; (2) 海水; (3) 异丙醇(IPA); (4)石蜡油。海底和井下应用主要推动了他对流体的选择。在这些情况下,光纤可能会暴露在这些或类似的环境中。

要了解有关研究和结果的更多信息,请访问 这里。

使用暗光纤电缆检测地震

研究人员希望使用未使用的暗光纤电缆网络来帮助探测地下声波,这些声波可以警告即将发生的地震。

 

数百万英里未使用, 深色光缆 安装在地下。来自加利福尼亚大学(伯克利)和劳伦斯伯克利国家实验室的科学家研究小组一直在试验一种新的预测技术。这种方法可以收集地壳中运动的测量结果,这些测量结果优于当前地震检测系统所获得的测量结果。  

                                                                                                                                                                                                                                                                      Measuring Activity

In 地震学,科学家通常只有少量传感器可用于检测地震。这就是为什么通过地球表面测量振动是一种不平坦的“一触即发”冒险的原因之一。此外,一些地震活跃地区手头有许多传感器,而远离移动构造板块的地方可能很少。设备的这种变化使得在例如压裂引发地震的地方测量地震振动变得困难。使用新方法,用户可以将每条几英尺长的光缆变成单独的 地震传感器.

 

在这个新实验中,研究团队“借鉴”了其他已经开发出 分布式声学传感 (DAS) 方法。在 DAS 中,激光脉冲用于检测沿光纤/电缆的微小振动。研究人员将称为询问器的单元插入 光纤/电缆。这些询问器单元发出并感应短红外激光脉冲。由地震活动触发,光纤上的微小应变会导致一些激光被反射,然后反射回传感器。通过发送快速脉冲,科学家们可以检测光散射随时间的变化。通过了解光速,他们可以确定活动发生的位置。

 

 “真实世界”测试   

借助这项最新技术,研究人员基本上在现实世界中测试了 DAS 方法。他们将审讯器插入 光纤电缆 沿着能源部的暗光纤测试台线。这 13,000 英里长的 电信光纤 在美国西部用于测试新的通信设备。研究人员以加利福尼亚州西萨克拉门托附近的 17 英里电缆段为目标,并记录了从 2017 年 7 月 28 日到 2018 年 1 月 18 日的数据。

 

研究小组成功记录了声波在地球上传播的速度信息。事实上,在 2017 年 9 月期间,他们检测到并测量了墨西哥发生的 8.1 级大地震(这是一个世纪以来墨西哥发生的最强地震)。

 

不幸的是,这种检测技术还没有准备好在研究之外使用。但请留意未来可能的用途!

来自新型充气光纤束的更小内窥镜?

一种新的充气光纤束可以显着改善医疗内窥镜。这项技术还可以帮助创建使用红外波长产生图像的内窥镜。如果是这样,这一突破将使目前无法实现的诊断程序成为可能。

在光学学会 (OSA) 杂志上 光学快报,巴斯大学(英国)的研究人员表明,这些新的光纤束(称为空气包层成像光纤)提供的分辨率与最好的商业成像光纤相当。这些光纤束以两倍于这些光纤的波长范围执行此操作。正因为如此,这些空气包层成像光纤可以帮助创建具有更好分辨率的新的、更小的内窥镜。

内窥镜如何工作

用于小手术和成像,内窥镜使用束 光纤 从体内获取图像。落在光纤束一端的光穿过每根光纤到达远端。此过程将图片发送为数千个点,就像数字图片中的像素一样。

测试捆绑包

新的光纤束没有使用两种类型的玻璃芯和包层,而是使用由充满空气的空心玻璃毛细管覆盖的玻璃芯阵列。这些充气毛细管充当光纤包层。

为了测试成像光纤,研究团队创建了一个空气包层光纤束。该光纤束与领先的商用光纤的分辨率相匹配(芯线间距相同)。然后,该团队堆叠了多个更小的蜂窝结构,将 11,000 多个纤芯放入光纤中。

研究人员使用空气包层光纤束和商用光纤对标准测试目标图像进行成像。结果呢?空气包层光纤的性能远远超出了可见光相机可以检测到的波长范围。当研究人员切换到红外摄像机时,光纤在商业光纤达到的波长的两倍处产生了清晰的图像。

纤维束在现实世界中的使用

随着医疗诊断和护理,新的光纤束可用于 工业应用。 这些用途包括监控危险机器的内容以及查看石油和矿物钻头的内部。这些类型的纤维在各种用途中越来越受欢迎。

OFS实验室是世界领先的光纤研究实验室之一,也是 OFS 的研究机构,在该领域开展了重大工作。的发展 微结构光纤 (MOF) 是这项工作的成果之一。 OFS 实验室创建的 MOF 是一类新的光纤,与传统光纤有很大的不同。

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光纤“感知”环境变化

公司使用光纤作为传感器来检测 温度和压力.这种技术通常用于监测包括桥梁和天然气管道在内的结构。

现在,洛桑联邦理工学院 (EPFL) 的研究人员发现了一种新方法 光纤 可以识别它们何时与液体或固体接触。研究人员通过在光纤内部光束的帮助下产生声波来实现这一点。

不会干扰光线的传感器

四个因素影响玻璃光纤承载的光:强度、相位、偏振和波长。当某些东西拉伸纤维或温度变化时,这些因素会发生变化。这些变化 让光纤充当传感器 通过检测结构中的裂缝或温度变化。然而,直到现在,如果不让光逸出,从而中断光路,用户就无法知道光纤周围实际发生了什么。

EPFL 的方法使用光纤内部产生的声波。这种超频率波有规律地从光纤壁上反弹。根据波接触的材料类型,该回波在不同位置会有所不同。当光束离开光纤时,回波会在光上留下印记,用户可以读取该印记。虽然用户可以研究这个印记来检测和绘制光纤周围的环境,但它非常微弱,几乎不会干扰光纤内的光线。事实上,用户可以使用这种技术来感知光纤周围发生的事情,同时发送基于光的信息。

在实验中,研究人员将他们的纤维浸入水中,然后浸入酒精中,然后将它们暴露在户外。每次,他们的系统都能正确识别纤维周围环境的变化。该小组希望他们的技术通过检测漏水以及接触纤维的液体的密度和盐度来获得许多潜在的应用。

时空检测

该方法使用基于时间的方法辨别周围环境的变化。每个波浪脉冲都带有轻微的时间锯齿。然后,当光束到达时,延迟被反射。研究人员可以看到任何干扰并确定它们的位置。该小组目前可以将干扰定位到 10 米以内,但有技术手段并希望将精度提高到 1 米。

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PYROCOAT® K 光纤加热

随着在恶劣环境中精确监控过程的需求不断增长,光纤正成为监控系统中必不可少的元素,既作为通信线路又作为传感元件。光纤传感器已广泛应用于管道监测、周界监测、热检测和结构监测系统,所有这些系统都在标准光纤的典型 45°C 至 85°C 温度范围内运行。

然而,随着工业将其传感要求推向油井(用于井下测量)和核反应堆等环境中,需要能够承受这些极高温度和具有挑战性的环境的光纤。

新的 PYROCOAT K 光纤专为恶劣的温度传感和通信环境而开发,能够应对挑战。这种机械强度高的纤维具有改进的涂层,可提供出色的热稳定性,与其他市售聚合物涂层纤维相比,可实现更宽的工作温度。事实上,PYROCOAT K 光纤即使在极端、长期、高温的环境下也能提供可靠的性能。 (更多的…)

突破性光纤激光器可能会彻底改变工业气体检测

一个国际研究小组开发了一种世界首创的光纤技术,可以帮助以前所未有的灵敏度检测范围广泛的气体。发表在期刊上 光学,这一发现涉及创建一种光纤设备,该设备由耦合到超宽带超连续谱发生器的不可见红外激光器组成——研究人员以前从未设法将这两种元素组合成一个单一的光学系统。在澳大利亚麦考瑞大学科学家的带领下,该小组认为这项技术的潜在应用范围从呼吸分析到空气质量监测。

麦格理大学的首席研究员 Darren Hudson 博士表示,“这种新的超连续谱技术能够用于检测一系列气体,包括甲烷、二氧化碳和一氧化二氮——这些气体含量高时对人体有害,并且具有对气候变化的影响。”

在过去的十年里,全球的研究人员一直致力于创造高亮度的红外光光源——一种不可见的光,它的光谱范围刚好超过可见红光。虽然这项工作彻底改变了我们检测和测量大量分子的方式,但当前的技术仍然需要大型激光系统、光学实验室条件和专业操作员。 (更多的…)

前线故事

对光纤传感感兴趣?如果是这样,您需要查看由 OptaSense 举办并由协会 (FOSA) 赞助的“前线故事”网络研讨会。

无论是检测管道泄漏、铁路损坏还是关键设施的入侵, 光纤传感 在保护和保持关键基础设施资产在全球范围内运行方面发挥着越来越重要的作用。

该网络研讨会的特点是在广泛的垂直行业、应用和位置中安装光纤传感,包括带有实际部署挑战和成功的系统动作视频。

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