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分布式声波传感技术、应用及解决方案

来源:武汉光谷互连科技有限公司   发布日期:2025-12-30
分布式声波传感(Distributed Acoustic Sensing,简称DAS)是一种基于光纤传感技术的新型监测手段,它利用普通通信光纤作为传感介质,实现对光纤沿线声波振动信号的分布式、高分辨率、实时监测。

与传统传感技术的对比

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核心原理

分布式声波传感的核心是瑞利散射效应:当激光脉冲在光纤中传输时,会与光纤内部的微观不均匀结构发生散射,其中后向瑞利散射光的相位会随光纤的微小形变(由外界声波振动引起)而变化。
工作流程可概括为:
  1. 传感主机向光纤发射窄带激光脉冲
  2. 光纤沿线各点产生的后向瑞利散射光被主机接收
  3. 主机通过分析散射光的相位变化,反演光纤对应位置的振动强度与频率
  4. 结合激光脉冲的传输时间与光速,可精准定位振动发生的位置
特点
  • 无需在光纤上部署额外传感器,一根光纤即可实现沿线连续无间隙的监测,监测距离可达几十甚至上百公里,定位精度可达米级甚至亚米级。
  • 高灵敏度与响应速度能捕捉微弱的声波振动(如脚步声、车辆行驶声、地质微破裂声),响应频率范围覆盖从几Hz到几十kHz,可满足不同场景的监测需求。
  • 抗干扰能力强光纤本身绝缘、耐腐蚀、抗电磁干扰,适用于高温、高压、强电磁、易燃易爆等恶劣环境(如油气管道、矿山、电力线路)。
  • 复用性与低成本可直接利用现有通信光缆(如电信光缆、电力光缆的备用纤芯)进行传感,无需单独铺设传感光纤,大幅降低部署成本。


典型应用场景
  • 油气行业
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监测油气管道的泄漏、第三方施工破坏;
井下监测(如压裂过程监测、油井生产动态监测)。
  • 安防与周界防护
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用于机场、铁路、边境、核电站等重要区域的周界入侵监测,可识别攀爬、挖掘、车辆闯入等异常行为。
  • 地质与土木工程
监测地震、山体滑坡、泥石流等地质灾害的前兆信号;
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桥梁、隧道、大坝等大型结构的健康监测,捕捉结构形变、裂缝扩展引发的振动。
  • 交通监测
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监测铁路轨道的列车运行状态(如车速、车轴数、故障预警),或公路的车流量、车型识别。
  • 电力行业
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监测输电线路的覆冰、舞动、杆塔倾斜等异常,保障电网安全运行。
武汉光谷互连深耕光纤传感领域,依托分布式声波传感技术,打造出领先的分布式声波传感(DAS)产品解决方案。方案可借助普通通信光纤实现长距离、全分布式、高分辨率的声波振动实时监测,兼具抗电磁干扰、环境适应性强、部署成本低等优势,能广泛适配油气管道监测、重要区域周界安防、地质灾害预警、交通及电力设施安全监测等多元场景,为各行业的安全运行与高效管理提供有力的技术支撑。
产品简介
1. 分布式声波传感系统
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MS-DAS   系统是一款具有世界领先水平的分布式声波传感产品。该产品采用自主设计的沿轴向连续后向散射增强的微结构光纤,基于光相干探测的光时域反射传感技术,能够连续记录长距离光纤沿线的声波信号传递和声场空间分布。该系统最小可探测应变可达亚纳应变,响应频带覆盖次声频段至超声频段,可应用于地震波、微振动和微应变等的分布式测量,在资源勘探、地震监测、管道安全、周界安全等领域中应用潜力巨大。

  • 探测距离 :0-20km(可扩展至 50km) 
  • 探测频率 :0-100kHz 
  • 响应频段 :0.01Hz-50kHz  
  • 空间采样间隔 :10cm(最低) 
  • 事件分辨率 :最小 1m ,可设置 
  • 空间分辨率 :2m/ 5m/ 10m(微结构光纤)  
  • 单模光纤底噪 :< 0 .01nε/ √ Hz@ 10-100Hz  
  • 微结构光纤底噪 :< 0 .005nε/ √ Hz@ 10-100Hz


2. DAS解调仪模块
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一体式的分布式光纤声波传感解调仪模块,集光学和采集处理单元为一体,基于  Φ-OTDR  的原理,以微结构散射增强光纤和单模光纤为传感器,对瑞利散射光进行探测解调,从而获得振动频率和幅度信息。产品拥有独立知识产权,性能稳定、安全可靠、便于集成,已广泛用于基础设施健康、防外破、防入侵监测。

  • 最大探测距离 :50km* 
  • 空间分辨率 :5~50m 可调 
  • 光纤类型 :微结构光纤 / 单模光纤 
  • 灵敏度 :0.1nε/ √ Hz@>10Hz 
  • 响应频段 :0.1Hz-25kHz 
  • 定位精度 :4m(最小)


公司简介

武汉光谷互连科技有限公司(简称“光谷互连”),位于武汉·中国光谷是由来自于华中科技大学的技术团队创立,公司为国家高新技术企业、光谷“3551人才企业”,公司拥有光通信及光传感的核心技术和产品,在光信号分析处理、光缆工程施工辅助测试、分布式振动传感、光纤光栅制作等方面有着深厚的技术积累。公司的主要产品有光缆普查仪、100G/400G/800G高速误码仪、激光器驱动器、光电信号分析仪、多种波段宽带光源、光纤光栅相位掩模板、高压氢载装置、分布式声波传感系统等,可以为用户提供高性价比的产品与定制化服务。


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