レイリー散乱ベースのDASシステムの機能

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レイリー散乱ベースのDASシステムの機能

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2021/12/09 00:53 UTC 版)

「分散型音響計測」の記事における「レイリー散乱ベースのDASシステムの機能」の解説

最大観測範囲 光パルスは光ファイバー内を通って伝搬するときに減衰する。1550 nmの光パルスがシングルモードファイバーを通過する場合、一般的な減衰は0.2 dB / kmである。DASの場合、光パルスはファイバーの各セクションに沿って二重に通過する必要があるため、1kmごとに計0.4dBの損失が発生することを意味する。DASシステムの最大観測範囲は、後方散乱光の振幅が非常に低くなり、明確な信号を取得できなくなる状況下で決まる。入力パルスの電力を増やすことによってこの影響を打ち消すことはできない。光パルスが一定のレベルを超えると、非線形光学効果が誘発され、システムの動作が中断されるためである。通常、測定できる最大範囲は約40〜50kmである。 空間解像度と空間サンプリング周期 空間分解能は主に送信パルスの持続時間によって決定され、100nsのパルスで10mの分解能が一般的な値である。後方散乱光の量はパルス長に比例するため、空間分解能と最大観測範囲の両者はトレードオフ関係にある。最大観測範囲を拡大するには、より長いパルス長を使用して後方散乱光のレベルを上げることが望ましいが、これは空間分解能が下がることにつながる。2つの信号を独立させるには、少なくとも空間分解能で分離されたファイバ上の2つのポイントから信号を取得する必要がある。空間分解能よりも小さい間隔でサンプルを取得することは可能であり、これは互いに独立していない信号を生成するが、そのようなアプローチはいくつかのアプリケーションで利点となっている。サンプリングポイント間の分離は、空間サンプリング周期と呼ばれることもある。 データ取得率 次のレーザーパルスを送信する前に、前のレーザーパルスがファイバーの遠端に達し、そこからの後方散乱光が戻るまでの時間が必要である。そうしないと、後方散乱光がファイバーのさまざまなセクションから同時に戻り、システムが正しく動作しない。いわゆるクロストークが生じる。長さが50kmの光ファイバーの場合、最大光パルスレートは2kHzをわずかに超えます。 したがって、ナイキスト周波数1kHzまでの周波数で変化するひずみを測定できる。ファイバーが短いほど最大光パルスレートが高くなり、データ取得率が高くなることは明らかである。 温度計測 DASシステムは温度とひずみの両方の変動を検知するが、温度によるものはひずみよりも低い周波数範囲で発生する傾向があるため、これらは通常、分離可能である。ブリルアン散乱やラマン散乱に基づくものなどの他の分散型ファイバー計測技術とは異なり、DASは絶対値ではなく温度の変化のみを検出できる。