DAS（分布式声波传感）工作流程

DAS工作流程

 下面是对这张图所展示的 分布式声波传感（DAS）工作流程 的深入讲解，分为四个核心步骤：

① 激光器（Laser）

作用：

• 这是系统的“心脏”，产生高度稳定、相干性强的连续波激光或脉冲光源；

• 波长一般位于 1550nm（通信波段），能量适中、损耗低；

• 激光器的频率稳定性直接影响后续干涉信号的质量。

技术要点：

• 使用窄线宽 DFB 或外腔激光器；

• 需要配合调制器或脉冲控制模块产生可控脉冲。

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② 发射脉冲（Pulses Launched）

作用：

• 激光脉冲被发送进入光纤，脉冲在光纤中传播的过程中，会与光纤内部微小结构（不均匀性）产生散射；

• 散射光包括 Rayleigh、Brillouin、Raman 等，但 DAS 主要依赖 Rayleigh 散射；

• 散射信号中携带了光在不同位置返回的时域信息。

技术要点：

• 精确控制脉冲宽度与重复频率，决定空间分辨率；

• 每个脉冲会在光纤中“激活”一个感知窗口，类似“听诊器”扫过整条光纤。

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③ 光纤（Optical Fiber）

作用：

• 普通通信级单模光纤，长度可从几公里到数十公里；

• 光纤本身成为传感“介质”，不需要外部传感器；

• 整根光纤都可以作为“感知线”，每一点都成为“传感节点”。

技术要点：

• 安装方式影响信号灵敏度（例如直接埋设、粘贴、悬空）；

• 环境扰动会引起光在局部的相位变化。

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④ 散射光检测（Scattered Light）

作用：

• 发射的激光在光纤中传播时，会有一小部分向后散射返回；

• 系统采集后向散射光，并进行干涉、放大、解调，提取其 相位变化信息；

• 相位变化是由外界扰动（如声波、振动、冲击）引起的。

技术要点：

• 后向信号极其微弱（< -60 dB），需要高增益放大器和相干检测器；

• 通过干涉和解调，得到随时间变化的散射强度和相位，定位扰动事件的位置、幅度和频谱特征。

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📌 DAS 系统优势与应用场景

特性	描述
📏 分辨率	空间分辨率通常为 1～10 米，系统通过采样率控制
🕒 实时性	实时振动检测（>10kHz 带宽）
🔌 传感介质	利用普通光纤，无需额外传感器，成本低
🌍 覆盖范围	长达几十公里，适合大区域监控
🔧 应用	管道泄漏、地震监测、边界安防、隧道施工监测、轨道列车故障预警等