在使用螺旋式纤维绕技术的分布式声学传感系统中增强相应响应的定量分析
Yuxing Duan1,2,3, Shangming Du1,2,4, Tianwei Chen1,2,4
1Sanya Science and Education Innovation Park, Wuhan University of Technology, Sanya 572000, China.
Sensors (Basel, Switzerland)
|December 11, 2025
概括
分布式声学传感 (DAS) 系统可以通过优化光纤电缆绕线来改善振动波检测. 在螺旋绕电缆中,更大的绕角度显著提高相幅度和信号噪声比 (SNR),以更好地监测安全性.
科学领域:
- 地质物理学 地质物理学
- 光纤光学传感 传感器
背景情况:
- 分布式声学传感 (DAS) 系统对于检测振动波至关重要.
- 在DAS中解释定量波场需要理解物理力学.
研究的目的:
- 在DAS中调查振动波检测的物理力学.
- 提高DAS系统中的定量波场解释.
- 通过光纤电缆设计优化DAS性能.
主要方法:
- 研究了DAS测距长度,脉冲宽度和地震波响应之间的非线性关系.
- 分析了螺旋绕线对DAS性能的影响.
- 开发了螺旋绕电缆中的P波和S波相应响应模型.
- 进行模拟和实地测试.
主要成果:
- 反向散射的雷利波相表现出影响地震反应的三角形关系.
- 螺旋绕电缆的绕角度控制了测量间隔间隔和波的冲击角度.
- 结构增强可以改善振幅响应和SNR.
- 与直线电缆相比,螺旋绕的电缆具有更大的绕角度,其相幅明显更大,SNR (10-30%) 增加.
结论:
- 光纤电缆的设计,特别是螺旋绕,显著影响了DAS的性能.
- 优化的绕角度提高了振动检测灵敏度和SNR.
- 这些发现支持设计和安装光纤电缆,用于实际工程安全监测应用.


