Φ-OTDRシステムにおけるレーザー光源周波数ドリフトの補償

科学分野:

• 光電子工学
• 信号処理
• センシング技術

背景:

• コヒーレント光時間領域反射測定（COTDR）を使用した分散型音響センシング（DAS）システムは利点がありますが、狭線幅レーザーに起因する位相ドリフトに悩まされます。
• この周波数ドリフトは、特にサブヘルツ周波数帯での検出性能を低下させます。

研究 の 目的:

• COTDRベースのDASシステムにおける位相ドリフトを除去するための新しい方法を提案し、検証すること。
• DASシステムの低周波帯域での検出性能を向上させること。

主な方法:

• 異なる中心周波数を持つ複数のパルスを利用したパルス間差分技術の実装。
• 振動情報を分離し、周波数ドリフトを抑制するために、ビート信号の空間的差異を利用すること。

主要な成果:

• ゼロ周波数付近のノイズが20 dB以上削減されました。
• 1.0 Hz振動信号の信号対雑音比（SNR）が約10 dB改善されました。
• SNR 30 dB以上で0.1 Hz振動信号波形を正常に回復しました。

結論:

• 提案されたマルチ周波数間パルス差分法は、DASシステムにおける位相ドリフトを効果的に除去します。
• この技術は、低周波振動検出の信頼性と性能を大幅に向上させます。
• この方法は、敏感なアプリケーションにおけるDASシステムの精度を向上させるための信頼できるソリューションを提供します。