軌道交通光纖傳感DAS監(jiān)測技術(shù)

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為了提供在石油勘探、生產(chǎn)和監(jiān)視的語境中的感測能力，已經(jīng)作 出了很多嘗試，成功程度各有不同。近來，這些嘗試已經(jīng)包括使用光 纖線纜檢測聲能。因為線纜典型情況下包括沿著纖維的長度包含多處 反向散射不均勻的光導(dǎo)纖維，這樣的系統(tǒng)通過測量從激光脈沖輸入到 光纖中的反向散射光允許沿著光纖進行光路長度變化的分布式測量。因為這樣的系統(tǒng)允許分布式感測，所以它們可以被稱為“分布式聲感 測”即“DAS”系統(tǒng)。DAS系統(tǒng)的一種用途是在地震應(yīng)用中，其中在 已知位置的地震源把聲信號傳送到地層中以及/或者被動地震源發(fā)射 聲能。這些信號在穿過和/或反射通過地層后在地震傳感器接收。可以處理接收的信號以給出它們穿過的地層的有關(guān)信息。這種技術(shù)能夠用 于記錄多種地震信息。另一種應(yīng)用是在井中應(yīng)用和流體聲監(jiān)視的領(lǐng)域中。

光纖分布式聲學(xué)感測（DAS）是已知類型的感測，其中光纖被部署為感測光纖且利用電磁輻射而重復(fù)地詢問以提供沿其長度的聲學(xué)活動的感測。典型地，一個或多個輸入輻射脈沖被發(fā)射到光纖中。通過分析從光纖內(nèi)反向散射的輻射，可以將光纖有效地劃分成可能（但不必須）鄰接的多個分立感測部分。在每一個分立感測部分內(nèi)，光纖的機械擾動（例如，由于入射聲波所致的應(yīng)變）導(dǎo)致從該部分反向散射的輻射的性質(zhì)中的變化。該變化可以被檢測和分析且用于給出在該感測部分處光纖的擾動的度量。因此，DAS傳感器有效地充當(dāng)光纖的聲學(xué)感測部分的線性感測陣列。

為了監(jiān)視鐵路網(wǎng)絡(luò)，可以將感測光纖部署成總體上沿著鐵路網(wǎng)絡(luò)的一個或多個鐵軌的路徑而延伸。火車在這種鐵軌上鄰近于DAS感測光纖的移動將生成聲信號/振動，其可以用于隨著交通工具移動而跟蹤該交通工具，從而沿著所監(jiān)視的區(qū)段的整個長度連續(xù)地提供實時位置信息到幾十米的分辨率。
對于這種鐵路網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視，DAS具有若干優(yōu)勢。可以應(yīng)用DAS以在較長長度的光纖上提供許多感測通道，例如，可以在具有大約10m長的鄰接感測通道的多達40km或更多的光纖長度上應(yīng)用DAS。因此，可以使用單個DAS傳感器來監(jiān)視鐵路網(wǎng)絡(luò)的長伸展。對于大于40km左右的長度，可以以各種間隔部署若干DAS傳感器單元，以提供運輸網(wǎng)絡(luò)的任何期望長度的連續(xù)監(jiān)視。
感測光纖可以是標準電信光纖，且因而相對便宜。光纖可以是簡單地與運輸網(wǎng)絡(luò)并排（例如，沿著邊或者在窄通道中在軌道或道路下面）埋入的，且相對容易安裝。光纖可以被包封在保護性外殼中（即在線纜中），且可以在沒有維護的情況下長時間幸存。因此，安裝和維護成本是低的。在許多運輸網(wǎng)絡(luò)中，可能已經(jīng)存在沿至少主要路線部署的光纖，并且這種現(xiàn)有通信基礎(chǔ)設(shè)施可能包括可以用于DAS的冗余光纖。