軌道交通光纖傳感DAS監(jiān)測(cè)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(yǔ)境中的感測(cè)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(cè)聲能。因?yàn)榫€纜典型情況下包括沿著纖維的長(zhǎng)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(cè)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(jìn)行光路長(zhǎng)度變化的分布式測(cè)量。因?yàn)檫@樣的系統(tǒng)允許分布式感測(cè)，所以它們可以被稱為“分布式聲感 測(cè)”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(hào)傳送到地層中以及/或者被動(dòng)地震源發(fā)射 聲能。這些信號(hào)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(hào)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(cè)（DAS）是已知類型的感測(cè)，其中光纖被部署為感測(cè)光纖且利用電磁輻射而重復(fù)地詢問以提供沿其長(zhǎng)度的聲學(xué)活動(dòng)的感測(cè)。典型地，一個(gè)或多個(gè)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(gè)分立感測(cè)部分。在每一個(gè)分立感測(cè)部分內(nèi)，光纖的機(jī)械擾動(dòng)（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(cè)和分析且用于給出在該感測(cè)部分處光纖的擾動(dòng)的度量。因此，DAS傳感器有效地充當(dāng)光纖的聲學(xué)感測(cè)部分的線性感測(cè)陣列。

為了監(jiān)視鐵路網(wǎng)絡(luò)，可以將感測(cè)光纖部署成總體上沿著鐵路網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)或多個(gè)鐵軌的路徑而延伸。火車在這種鐵軌上鄰近于DAS感測(cè)光纖的移動(dòng)將生成聲信號(hào)/振動(dòng)，其可以用于隨著交通工具移動(dòng)而跟蹤該交通工具，從而沿著所監(jiān)視的區(qū)段的整個(gè)長(zhǎng)度連續(xù)地提供實(shí)時(shí)位置信息到幾十米的分辨率。
對(duì)于這種鐵路網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視，DAS具有若干優(yōu)勢(shì)。可以應(yīng)用DAS以在較長(zhǎng)長(zhǎng)度的光纖上提供許多感測(cè)通道，例如，可以在具有大約10m長(zhǎng)的鄰接感測(cè)通道的多達(dá)40km或更多的光纖長(zhǎng)度上應(yīng)用DAS。因此，可以使用單個(gè)DAS傳感器來監(jiān)視鐵路網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)伸展。對(duì)于大于40km左右的長(zhǎng)度，可以以各種間隔部署若干DAS傳感器單元，以提供運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的任何期望長(zhǎng)度的連續(xù)監(jiān)視。
感測(cè)光纖可以是標(biāo)準(zhǔn)電信光纖，且因而相對(duì)便宜。光纖可以是簡(jiǎn)單地與運(yùn)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(duì)容易安裝。光纖可以被包封在保護(hù)性外殼中（即在線纜中），且可以在沒有維護(hù)的情況下長(zhǎng)時(shí)間幸存。因此，安裝和維護(hù)成本是低的。在許多運(yùn)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。