Φ-OTDR型分布式光纤声波传感器研究进展 被引量：33

1

作者 马皓钰 王夏霄 +1 位作者 马福 于佳 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2020年第13期58-72,共15页

分布式光纤声波传感器是将光纤作为敏感传感元件和信号传输介质来获取动态应变信息的传感系统,它可以实现对动态应变的长距离、分布式、多点的实时定量检测,具有结构简单、传感距离长、检测精度高、环境适应性强等优点。基于相位敏感光... 分布式光纤声波传感器是将光纤作为敏感传感元件和信号传输介质来获取动态应变信息的传感系统,它可以实现对动态应变的长距离、分布式、多点的实时定量检测,具有结构简单、传感距离长、检测精度高、环境适应性强等优点。基于相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)的分布式光纤声波传感系统一直也是近年来的研究热点,为此,从传感系统的探测结构与相位解调方式两个关键技术出发,重点介绍了Φ-OTDR型分布式光纤声波传感器的研究进展,并总结分析了几种方法的优缺点,对在实际应用中选择合适的检测系统具有重要的指导意义。 展开更多

关键词 激光光学 光纤传感 分布式声波传感器 相位敏感光时域反射计 探测结构 相位解调

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分布式光纤产出剖面测试技术应用 被引量：9

2

作者 邹顺良 《测井技术》 CAS 2021年第4期439-444,共6页

分布式光纤产出剖面测试技术使用光纤作为温度和振动频率传感器,可以获得整个井筒实时连续的温度剖面和振幅剖面,据此得出井筒各段产出情况。相对于传统产出剖面测试,具有对井干扰小、价格便宜等优势。目前该技术已经成功用于油气井产... 分布式光纤产出剖面测试技术使用光纤作为温度和振动频率传感器,可以获得整个井筒实时连续的温度剖面和振幅剖面,据此得出井筒各段产出情况。相对于传统产出剖面测试,具有对井干扰小、价格便宜等优势。目前该技术已经成功用于油气井产出剖面测试。结合实例,从测试原理、测试系统、数据解释等方面介绍分布式光纤产出剖面测试技术在非常规水平气井的应用,并通过堵水措施以及同传统产出剖面测试结果对比,验证分布式光纤产出剖面测试技术的可靠性,表明该技术在产出剖面测试中具有良好的应用前景。 展开更多

关键词 分布式光纤 分布式温度传感器 分布式声波传感器 产出剖面测试 可靠性

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分布式声波传感系统中IQ解调方法的影响因素 被引量：4

3

作者 赵丽娟 张旭哲 +1 位作者 徐志钮 陈永辉 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第14期276-291,共16页

为了获得相关因素对基于相干探测相敏光时域反射计(φ-OTDR)的分布式声波传感(DAS)系统测量准确性的影响规律,根据光纤中后向瑞利散射理论建立相干探测φ-OTDR仿真模型。基于该模型生成不同测量参数下的后向瑞利散射信号,采用IQ解调算... 为了获得相关因素对基于相干探测相敏光时域反射计(φ-OTDR)的分布式声波传感(DAS)系统测量准确性的影响规律,根据光纤中后向瑞利散射理论建立相干探测φ-OTDR仿真模型。基于该模型生成不同测量参数下的后向瑞利散射信号,采用IQ解调算法确定了振动位置、还原了振动信号,计算了振动检测信噪比和失真度。结果表明:采样率可以小于声光调制器(AOM)频率的2倍;宽范围内随着采样率的提高,振动检测信噪比与失真度不是严格单调增加或降低;模数转换器(ADC)量化位数在8~16位范围内变化时对系统解调结果的影响不大;随着入射光脉冲宽度减小、振动点与入射端距离增加,振动检测信噪比分别呈双指数、线性规律下降,失真度分别呈双指数、幂函数规律增加;随着掺铒光纤放大器(EDFA)放大倍数提高,振动检测信噪比呈幂函数规律提升,失真度在高、低噪声时分别呈幂函数、双指数规律下降。 展开更多

关键词 传感器 分布式声波传感器 Φ-OTDR IQ解调 振动检测 影响因素

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用于石油物探的分布式光纤声波地震检波器 被引量：7

4

作者 倪家升 刘铁根 +1 位作者 尚盈 赵燕杰 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2022年第3期109-114,共6页

地震检波器是石油勘探中必不可少的工具,主要被用于地震波采集以获取地层信息,进而实现油藏勘察以及压裂采油技术的监控。研究了分布式光纤声波传感(DAS)系统及其在石油物探中的应用,深入分析了DAS技术的干涉式解调原理、算法和参数测... 地震检波器是石油勘探中必不可少的工具,主要被用于地震波采集以获取地层信息,进而实现油藏勘察以及压裂采油技术的监控。研究了分布式光纤声波传感(DAS)系统及其在石油物探中的应用,深入分析了DAS技术的干涉式解调原理、算法和参数测试。此外,还进行了地面物探实验,通过外场实验获取了大量地震波信息,绘制出了清晰的地震剖面图,并对DAS的性能和测试数据进行了详细分析。 展开更多

关键词 光纤光学 光纤传感 石油物探 分布式声波传感器 检波器

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分布式光纤声波传感系统在近地表成像中的应用Ⅱ:背景噪声成像 被引量：32

5

作者 林融冰 曾祥方 +4 位作者 宋政宏 徐善辉 胡久鹏 孙天为 王宝善 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期1622-1629,共8页

随着城市化的发展,城市地球物理日益成为地球物理研究的重要方向,地震成像是构建城市地下空间三维/四维图像的重要手段,但面临观测成本高的困难.近年来国际上新发展的分布式光纤声波传感器作为高密度地震观测系统已经在地震层析成像方... 随着城市化的发展,城市地球物理日益成为地球物理研究的重要方向,地震成像是构建城市地下空间三维/四维图像的重要手段,但面临观测成本高的困难.近年来国际上新发展的分布式光纤声波传感器作为高密度地震观测系统已经在地震层析成像方面得到了应用,在提高成像分辨率的同时,又降低了观测成本.本研究使用国产分布式光纤声波传感器开展了观测实验,利用480m埋地光缆记录了13h背景噪声,计算得到噪声互相关函数,获得了高频Rayleigh面波信号.采用多道面波分析方法提取相速度频散曲线,其结果与传统检波器记录和主动源结果较为一致.采用遗传算法反演得到了研究区内二维S波速度剖面,获得了下方沉积物横向变化特征.通过本次实验,初步验证了国产设备开展地震背景噪声成像研究、构建地下浅层结构模型的可行性. 展开更多

关键词 分布式光纤声波传感器 地震背景噪声成像 浅层结构

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分布式光纤声波传感系统在近地表成像中的应用Ⅰ：主动源高频面波 被引量：31

6

作者 宋政宏 曾祥方 +3 位作者 徐善辉 胡久鹏 孙天为 王宝善 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期532-540,共9页

近年来发展的新型地震观测系统--分布式光纤声波传感器(DAS,Distributed Acoustic Sensing)可以实现低成本高密度观测,有望提高浅层结构成像的精度以及分辨率.最近国内研发了一系列具有自主知识产权的DAS设备,为验证国产设备在浅层结构... 近年来发展的新型地震观测系统--分布式光纤声波传感器(DAS,Distributed Acoustic Sensing)可以实现低成本高密度观测,有望提高浅层结构成像的精度以及分辨率.最近国内研发了一系列具有自主知识产权的DAS设备,为验证国产设备在浅层结构研究中的可行性以及应用效果,2018年7月我们开展了一次DAS观测实验.实验采集了50kg落锤震源激发的地震信号,并采用多道面波分析方法提取了8~20Hz频段的主动源Rayleigh波相速度频散曲线,得到了实验区浅层30m的S波速度结构.获得的主动源面波频散曲线与共址检波器的结果吻合,也与背景噪声提取的结果具有较好的一致性,表明国产设备的可靠性和DAS在浅层结构主动源面波成像研究中的可行性. 展开更多

关键词 主动源 分布式光纤声波传感器 多道面波分析方法 浅层结构

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分布式光纤声波传感器及其在天然地震学研究中的应用 被引量：19

7

作者 张丽娜 任亚玲 +2 位作者 林融冰 宋政宏 曾祥方 《地球物理学进展》 CSCD 北大核心 2020年第1期65-71,共7页

分布式光纤声波传感器(Distributed Acoustic Sensing,DAS)是近年来兴起的超密集地震观测系统,具有一系列观测密度高、观测成本低、耐受恶劣环境等优势,在油气行业得到了广泛应用,也引起了天然地震学界的关注.本文简要回顾了DAS系统的... 分布式光纤声波传感器(Distributed Acoustic Sensing,DAS)是近年来兴起的超密集地震观测系统,具有一系列观测密度高、观测成本低、耐受恶劣环境等优势,在油气行业得到了广泛应用,也引起了天然地震学界的关注.本文简要回顾了DAS系统的测量原理、发展历程、技术方案、介绍了测量原理及其响应特性,然后围绕多个观测实验,介绍浅部结构成像、深部结构探测和地震监测三个方向的典型应用实例,最后讨论了DAS系统在天然地震学研究中应用面临的挑战和发展趋势. 展开更多

关键词 分布式光纤声波传感器 光纤传感 地震成像 地震监测

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光纤布拉格光栅(FBG)和分布式声波传感器(DAS)在地学中的应用进展及发展方向 被引量：5

8

作者 张辉 吕庆田 +4 位作者 张毅 刘振东 李巧灵 陈进 李立胜 《地球物理学进展》 CSCD 北大核心 2023年第3期1416-1454,共39页

光纤通信是20世纪最伟大的创新成就之一.21世纪以来,光纤布拉格光栅和分布式光纤声波传感器逐渐应用在地学领域中,因其具有耐受复杂环境,采集密度高,频率范围大,成本低等优势,在井中地震,地面地震,地热,矿产,水力压裂微震监测,碳捕捉与... 光纤通信是20世纪最伟大的创新成就之一.21世纪以来,光纤布拉格光栅和分布式光纤声波传感器逐渐应用在地学领域中,因其具有耐受复杂环境,采集密度高,频率范围大,成本低等优势,在井中地震,地面地震,地热,矿产,水力压裂微震监测,碳捕捉与封存监测,近地表结构和天然地震学,设施安全和地质灾害监测以及地学大数据等领域得以迅速发展并很快成为研究热点.本文将光纤布拉格光栅和分布式光纤声波传感器与常规地震检波器在基本原理,主要结构和采集信号等方面进行总结对比,结合野外试验和地学领域的应用实例对他们的优缺点和适用性进行了初步探讨和总结:DAS能够更好地实现长距离覆盖,而FBG能记录矢量信号.然后针对光纤传感器存在的低信噪比,方向效应和位置不确定性等问题进行了讨论分析,提出了解决方法.建议未来在碳捕捉、利用与封存,地热,科学钻探井等领域大力发展光纤传感长期监测技术,组建局部或全球性的光纤地震监测网络,为解决实际地质问题提供可靠的光纤地学信息. 展开更多

关键词 光纤布拉格光栅 分布式光纤声波传感器 瑞利后向散射 地学应用

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基于应变率的分布式光纤声波传感全波形反演研究 被引量：6

9

作者 刘辉 李静 迟本鑫 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期3584-3598,共15页

分布式光纤声波传感系统(Distributed Acoustic Sensing,DAS)是近年来迅速发展的新型地震数据采集系统.与传统地震检波器相比,DAS具有耐受恶劣环境,易实现大区域高密度观测等优点.传统地震检波器测量质点速度,而DAS接收沿光纤的轴向应变... 分布式光纤声波传感系统(Distributed Acoustic Sensing,DAS)是近年来迅速发展的新型地震数据采集系统.与传统地震检波器相比,DAS具有耐受恶劣环境,易实现大区域高密度观测等优点.传统地震检波器测量质点速度,而DAS接收沿光纤的轴向应变率(或应变)信号,传统基于速度—应力场弹性波方程全波形反演无法直接用于DAS数据反演.在前人DAS数据全波形反演研究中,将DAS数据转换为沿光纤的质点速度,但会放大低波数噪声,在低信噪比条件下影响反演精度.本文提出了直接基于应变率数据的DAS信号全波形反演方法.首先推导实现了直接基于应变率参数的DAS数据全波形反演理论.其次通过典型模型测试和DAS实测数据验证了直接基于应变率的全波形反演方法在DAS数据速度反演中的可行性和有效性. 展开更多

关键词 分布式光纤声波传感器 应变率全波形反演 频散曲线

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集输管道分布式光纤声波泄漏监测系统的设计与试验 被引量：7

10

作者 张丽 周巍 《油气田地面工程》 2021年第8期57-64,共8页

建立高效稳定的泄漏监测系统是保障高含硫气田集输管道安全运行的关键,对于减小泄漏事故造成的人员伤亡和经济损失意义重大。基于分布式光纤声波传感技术设计了一种新的天然气管道泄漏监测系统,并模拟了不同泄漏孔径下的分布式光纤振动... 建立高效稳定的泄漏监测系统是保障高含硫气田集输管道安全运行的关键,对于减小泄漏事故造成的人员伤亡和经济损失意义重大。基于分布式光纤声波传感技术设计了一种新的天然气管道泄漏监测系统,并模拟了不同泄漏孔径下的分布式光纤振动传感器的测试效果,通过模拟试验得到的光纤振动曲线以及声波信号曲线发现:分布式光纤声波泄漏监测系统可对0.5 mm的微泄漏进行监测,监测范围达到180°,传感器探测距离可达80 cm,泄漏事件响应时间≤3 s,对泄漏点可实现快速准确地定位。该系统能够同时探测多个泄漏点,实现了监测范围大、响应时间短的集输管道微泄漏监测,目前已成功应用于普光高含硫气田部分集输管道,保障了集输管道的安全运行。 展开更多

关键词 集输管道 泄漏监测 分布式光纤声波传感器 试验测试

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全智能化分布式光纤声波传感器的信号处理方法

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作者 吴慧娟 王新蕾 +5 位作者 廖海贝 矫玺本 刘一羽 舒新建 王璟伦 饶云江 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期180-200,共21页

简要回顾了从基于传统机器学习的普通感知型分布式光纤声波传感器(DAS)到基于深度学习的全智能化DAS的转变历程,深入分析了基于多维信息提取的DAS监督学习及半监督、无监督和跨场景迁移等深度学习方法的研究现状,概括了不同识别模型的... 简要回顾了从基于传统机器学习的普通感知型分布式光纤声波传感器(DAS)到基于深度学习的全智能化DAS的转变历程,深入分析了基于多维信息提取的DAS监督学习及半监督、无监督和跨场景迁移等深度学习方法的研究现状,概括了不同识别模型的构建思路、特点,及其识别性能、处理时间等评价指标,也论述了DAS从单源检测到多源混叠检测、从单任务到多任务处理等智能感知能力提升面临的新挑战,最后对全智能化DAS的信号处理发展方向及新趋势进行了展望。 展开更多

关键词 光纤物联网 相敏光时域反射 分布式光纤声波传感器 智能感知 信号处理

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基于分布式光纤声波传感器的带式输送机托辊故障监测方法 被引量：2

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作者 梁堃 王驰 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2023年第9期266-274,共9页

研究了一种基于分布式光纤声波传感器(DAS)的托辊监测方法,用于带式输送机托辊故障识别。在论述利用DAS检测托辊故障振动特征信号原理的基础上,搭建胶带长度为30 m的带式输送机测试系统平台,模拟托辊卡死、无轴承、断裂等不同故障情况... 研究了一种基于分布式光纤声波传感器(DAS)的托辊监测方法,用于带式输送机托辊故障识别。在论述利用DAS检测托辊故障振动特征信号原理的基础上,搭建胶带长度为30 m的带式输送机测试系统平台,模拟托辊卡死、无轴承、断裂等不同故障情况进行实验测试数据采集。通过对采集的声音信号进行时域和频域分析,提取不同故障下的特征量,实现托辊的故障识别。实验结果表明,利用DAS技术可以检测带式输送机托辊故障振动特性监测,在工业带式输送机托辊故障监测方面具有应用前景。 展开更多

关键词 仪器 测量与计量 分布式光纤声波传感器 带式输送机 托辊 故障监测

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光缆布设方式对DAS主、被动源记录的影响 被引量：5

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作者 林融冰 包丰 +3 位作者 谢军 张宫博 宋政宏 曾祥方 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期4087-4098,共12页

近年来分布式光纤声波传感器在近地表结构的主、被动源地震成像中得到了广泛应用,前人研究发现不同布设方式光缆记录的数据质量差别较大,有可能影响成像结果.因此本文针对光缆布设方式对分布式光纤声波传感器记录的主、被动源数据的影... 近年来分布式光纤声波传感器在近地表结构的主、被动源地震成像中得到了广泛应用,前人研究发现不同布设方式光缆记录的数据质量差别较大,有可能影响成像结果.因此本文针对光缆布设方式对分布式光纤声波传感器记录的主、被动源数据的影响开展了观测实验,设计了水泥胶结、路面摆放、架空三种布设方式模拟实际情况中的光缆,开展了主、被动源信号观测.基于光缆记录的被动源信号计算噪声互相关函数,采用多道面波分析法测量不同光缆的相速度频散曲线,并对比三种布设方式的光缆记录的主动源信号波形与到时等信息.结果表明水泥胶结和路面摆放布设方式可以提供质量较好且一致的主、被动源数据,但是悬空光缆的信号质量与频谱受到光缆自振的影响.利用滤波去除光缆自振影响后,其频散曲线与水泥胶结和地面摆放光缆提取的频散曲线误差在5 m·s以内.通过相应优化手段后,三种布设方式的光缆记录的主、被动源数据都可以用于面波和体波走时成像,而主动源信号波形信息差异较大,难以直接用于相关成像研究,有待开展进一步工作. 展开更多

关键词 分布式光纤声波传感器 主动源 被动源 光缆布设方式

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