在线频扫描的 Φ-OTDR 中,使用分散增强纤维来抑制多普勒诱导的交叉声
Optics express
|November 11, 2025
概括
这项研究引入了一种新的声学传感器,使用线性频率扫描相位敏感光学时域反射计 (Φ-OTDR) 来抑制多普勒交叉声. 增强的系统实现了高空间分辨率,以改善结构健康监测.
科学领域:
- 光学工程是指光学工程.
- 传感器技术 传感器技术
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 线性频率扫描 (LFS) 阶段敏感光学时域反射计 (Φ-OTDR) 提供高空间分辨率和信号噪声比.
- 雷利反散 (RBS) 信号中的多普勒位移会导致交叉声,限制传感器的性能.
- 现有的方法很难有效地抑制这种多普勒诱导的交叉通话.
研究的目的:
- 提出和演示一个准分布式声学传感器 (QDAS) 系统,可以抑制多普勒诱导的交叉声.
- 分析LFS Φ-OTDR系统中多普勒交叉声的机制.
- 调查脉冲参数对交叉通话的影响,并探索缓解策略.
主要方法:
- 在LFS Φ-OTDR框架内使用离散的雷利增强单模光纤 (eSMF).
- 分析了多普勒诱导的交叉通话机制.
- 研究了脉冲宽度,扫描速率和带宽对交叉通话的影响.
- 实施了eSMF,以降低用于抑制交叉通话的本地相变速率.
主要成果:
- 成功检测到一个8kHz的振动信号,空间分辨率为10厘米.
- 实现了 190 pε/√Hz 的应变分辨率.
- 显示了20dB的改进的交叉声抑制.
- 验证了离散eSMF在缓解多普勒交叉声波方面的有效性.
结论:
- 拟议的QDAS系统有效地抑制了LFS Φ-OTDR中多普勒诱导的交叉声.
- 离散的eSMF是通过管理局部相变来减少交叉通话的可行解决方案.
- 这项技术显示了超声波结构健康监测在关键应用程序,如空中飞行器和深海潜水器显著的希望.
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