基于分布式光纤声波传感的海洋环境噪声监测技术
2021-07-26宛立君吴梦实严爱博
声学与电子工程 2021年2期
宛立君 吴梦实 严爱博
(第七一五研究所,杭州,310023)
海底环境噪声监测短期可使用船只拖曳测量装置进行,而长期监测时,通常只能固定少量点位(如固定式浮标)来进行。大量密布监测点成本高同时也对航路安全有影响,因此连续、长期和大范围且经济的监测是海洋环境研究的难点。随着海上供电、发电和通讯等行业的发展,水下的海底光缆电缆越来越多,分布越来越广。如果能够借用这些密布的海缆进行部分海洋环境监测,则既经济又能满足了长期、大范围的监测需求。
分布式光纤传感是近年来发展非常迅速的技术,它利用激光在光纤中传输的后向散射光来进行传感,能够测量如温度、应变、磁场等,主要包括基于后向拉曼散射的分布式光纤温度传感技术、基于后向布里渊散射(测量布里渊频移)的分布式光纤温度应变传感技术、基于后向瑞利散射的分布式光纤声波传感系统。后两者由于采用单模光纤、监测距离长、无需供电,已经应用在海缆监测中。DAS基于瑞利后向散射光,能够实时监测光纤的微小振动信号,非常适合海底光缆(包括海底光电复合缆)长距离线性设备的应用。日本的 Hiroyuki Matsumoto、EiichiroAraki 等人利用气枪对DAS 系统和传统水听器方式监测结果进行了比较[1]。海缆监测应用的DAS 设备的监测距离通常≤50 km,国外已经有人做过超长距离的DAS 在海缆的监测实验。美国的Zhongwen Zhan、Mattia Cantono 等成功利用了海底通讯光缆监测到了海底微震,也监测到了可能引起海啸海洋膨胀压力变化[2]。……
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