Implementación de un esquema interferométrico de detección de fase óptica para sensores acústicos distribuídos

Abstract

Se realiza la implementación de dos sensores phase-sensitive Optical Time-domain Re ectometry ( -OTDR) con el objetivo de comparar su desempeño al detectar perturbaciones de vibraciones en el rango 60 - 120 Hz sobre una bra óptica superior a 5 km. El primero de ellos es un sensor distribuido de vibraciones (DVS) basado en intensidad y logra recuperar correctamente la frecuencia de la perturbación, mientras que el segundo corresponde a un sensor acústico distribuido (DAS) interferométrico, el cual permite reconstruir tanto la forma como la frecuencia y fase de la perturbación. La mejor resolución espacial probada en ambos casos es de 2 m. Se describen las optimizaciones de la con guración experimental realizadas para mejorar la estabilidad de los sensores y la localización de las perturbaciones. Se presenta una comparación entre dos algoritmos de desenvolvimiento de fase para la demodulación del sensor DAS aplicada a un escenario particular y se describe brevemente el procesamiento efectuado para re nar la detección. Two phase-sensitive optical time-domain reflectometry ( -OTDR) sensors are implemented, and their performance for distributed dynamic strain sensing are carried out in a range of 60 - 120 Hz over more than 5 km-long optical bers. The rst sensor corresponds to a distributed vibration sensor (DVS) based on intensity measurements, which correctly recovers the disturbance frequency. The second sensor refers to an interferometric distributed acoustic sensor (DAS), which is quali ed to obtain the entire acoustic eld (amplitude, frequency and phase) of the disturbance. The best special resolution in each sensor is 2 m. The experimental set up improvements applied to both sensors are described in detail, allowing for enhanced sensors stability and better disturbance localization. Two phase-unwrapping algorithms are described and analyzed for DAS phase demodulation stage, assessing also the required computational processing time.