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基于分布式光纤声波传感器的带式输送机托辊故障监测方法

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激光与光电子学进展 2023年第9期60卷 266-274页

作者：梁堃王驰上海大学精密机械工程系上海200444 上海拜安传感技术有限公司上海201210

研究了一种基于分布式光纤声波传感器(DAS)的托辊监测方法,用于带式输送机托辊故障识别。在论述利用DAS检测托辊故障振动特征信号原理的基础上,搭建胶带长度为30 m的带式输送机测试系统平台,模拟托辊卡死、无轴承、断裂等不同故障情况... 详细信息

研究了一种基于分布式光纤声波传感器(DAS)的托辊监测方法,用于带式输送机托辊故障识别。在论述利用DAS检测托辊故障振动特征信号原理的基础上,搭建胶带长度为30 m的带式输送机测试系统平台,模拟托辊卡死、无轴承、断裂等不同故障情况进行实验测试数据采集。通过对采集的声音信号进行时域和频域分析,提取不同故障下的特征量,实现托辊的故障识别。实验结果表明,利用DAS技术可以检测带式输送机托辊故障振动特性监测,在工业带式输送机托辊故障监测方面具有应用前景。

关键词：仪器,测量与计量分布式光纤声波传感器带式输送机托辊故障监测

光纤布拉格光栅(FBG)和分布式声波传感器(DAS)在地学中的应用进展及发展方向

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地球物理学进展 2023年第3期38卷 1416-1454页

作者：张辉吕庆田张毅刘振东李巧灵陈进李立胜中国地质科学院北京100037 中国地质调查局中国地质科学院地球深部探测中心北京100037 北京市生态地质研究所北京100120 中交一公局集团有限公司北京100024 中国石油杭州地质研究院杭州300015

光纤通信是20世纪最伟大的创新成就之一.21世纪以来,光纤布拉格光栅和分布式光纤声波传感器逐渐应用在地学领域中,因其具有耐受复杂环境,采集密度高,频率范围大,成本低等优势,在井中地震,地面地震,地热,矿产,水力压裂微震监测,碳捕捉与... 详细信息

光纤通信是20世纪最伟大的创新成就之一.21世纪以来,光纤布拉格光栅和分布式光纤声波传感器逐渐应用在地学领域中,因其具有耐受复杂环境,采集密度高,频率范围大,成本低等优势,在井中地震,地面地震,地热,矿产,水力压裂微震监测,碳捕捉与封存监测,近地表结构和天然地震学,设施安全和地质灾害监测以及地学大数据等领域得以迅速发展并很快成为研究热点.本文将光纤布拉格光栅和分布式光纤声波传感器与常规地震检波器在基本原理,主要结构和采集信号等方面进行总结对比,结合野外试验和地学领域的应用实例对他们的优缺点和适用性进行了初步探讨和总结:DAS能够更好地实现长距离覆盖,而FBG能记录矢量信号.然后针对光纤传感器存在的低信噪比,方向效应和位置不确定性等问题进行了讨论分析,提出了解决方法.建议未来在碳捕捉、利用与封存,地热,科学钻探井等领域大力发展光纤传感长期监测技术,组建局部或全球性的光纤地震监测网络,为解决实际地质问题提供可靠的光纤地学信息.

关键词：光纤布拉格光栅分布式光纤声波传感器瑞利后向散射地学应用

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光缆布设方式对DAS主、被动源记录的影响

地球物理学报 2022年第10期65卷 4087-4098页

作者：林融冰包丰谢军张宫博宋政宏曾祥方中国科学院精密测量科学与技术创新研究院大地测量与地球动力学国家重点实验室武汉430077 中国科学院大学北京100049

近年来分布式光纤声波传感器在近地表结构的主、被动源地震成像中得到了广泛应用,前人研究发现不同布设方式光缆记录的数据质量差别较大,有可能影响成像结果.因此本文针对光缆布设方式对分布式光纤声波传感器记录的主、被动源数据的影... 详细信息

近年来分布式光纤声波传感器在近地表结构的主、被动源地震成像中得到了广泛应用,前人研究发现不同布设方式光缆记录的数据质量差别较大,有可能影响成像结果.因此本文针对光缆布设方式对分布式光纤声波传感器记录的主、被动源数据的影响开展了观测实验,设计了水泥胶结、路面摆放、架空三种布设方式模拟实际情况中的光缆,开展了主、被动源信号观测.基于光缆记录的被动源信号计算噪声互相关函数,采用多道面波分析法测量不同光缆的相速度频散曲线,并对比三种布设方式的光缆记录的主动源信号波形与到时等信息.结果表明水泥胶结和路面摆放布设方式可以提供质量较好且一致的主、被动源数据,但是悬空光缆的信号质量与频谱受到光缆自振的影响.利用滤波去除光缆自振影响后,其频散曲线与水泥胶结和地面摆放光缆提取的频散曲线误差在5 m·s以内.通过相应优化手段后,三种布设方式的光缆记录的主、被动源数据都可以用于面波和体波走时成像,而主动源信号波形信息差异较大,难以直接用于相关成像研究,有待开展进一步工作.

关键词：分布式光纤声波传感器主动源被动源光缆布设方式

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基于应变率的分布式光纤声波传感全波形反演研究

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地球物理学报 2022年第9期65卷 3584-3598页

作者：刘辉李静迟本鑫吉林大学地球探测科学与技术学院长春130026 地球信息探测仪器教育部重点实验室(吉林大学) 长春130026 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院武汉430077

分布式光纤声波传感系统(Distributed Acoustic Sensing,DAS)是近年来迅速发展的新型地震数据采集系统.与传统地震检波器相比,DAS具有耐受恶劣环境,易实现大区域高密度观测等优点.传统地震检波器测量质点速度,而DAS接收沿光纤的轴向应变... 详细信息

分布式光纤声波传感系统(Distributed Acoustic Sensing,DAS)是近年来迅速发展的新型地震数据采集系统.与传统地震检波器相比,DAS具有耐受恶劣环境,易实现大区域高密度观测等优点.传统地震检波器测量质点速度,而DAS接收沿光纤的轴向应变率(或应变)信号,传统基于速度—应力场弹性波方程全波形反演无法直接用于DAS数据反演.在前人DAS数据全波形反演研究中,将DAS数据转换为沿光纤的质点速度,但会放大低波数噪声,在低信噪比条件下影响反演精度.本文提出了直接基于应变率数据的DAS信号全波形反演方法.首先推导实现了直接基于应变率参数的DAS数据全波形反演理论.其次通过典型模型测试和DAS实测数据验证了直接基于应变率的全波形反演方法在DAS数据速度反演中的可行性和有效性.

关键词：分布式光纤声波传感器应变率全波形反演频散曲线

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分布式光纤声波传感系统在近地表成像中的应用Ⅰ：主动源高频面波

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地球物理学报 2020年第2期63卷 532-540页

作者：宋政宏曾祥方徐善辉胡久鹏孙天为王宝善中国科学院测量与地球物理研究所大地测量与地球动力学国家重点实验室武汉430077 中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230026 中国地震局地球物理研究所北京100081

近年来发展的新型地震观测系统--分布式光纤声波传感器(DAS,Distributed Acoustic Sensing)可以实现低成本高密度观测,有望提高浅层结构成像的精度以及分辨率.最近国内研发了一系列具有自主知识产权的DAS设备,为验证国产设备在浅层结构... 详细信息

近年来发展的新型地震观测系统--分布式光纤声波传感器(DAS,Distributed Acoustic Sensing)可以实现低成本高密度观测,有望提高浅层结构成像的精度以及分辨率.最近国内研发了一系列具有自主知识产权的DAS设备,为验证国产设备在浅层结构研究中的可行性以及应用效果,2018年7月我们开展了一次DAS观测实验.实验采集了50kg落锤震源激发的地震信号,并采用多道面波分析方法提取了8~20Hz频段的主动源Rayleigh波相速度频散曲线,得到了实验区浅层30m的S波速度结构.获得的主动源面波频散曲线与共址检波器的结果吻合,也与背景噪声提取的结果具有较好的一致性,表明国产设备的可靠性和DAS在浅层结构主动源面波成像研究中的可行性.

关键词：主动源分布式光纤声波传感器多道面波分析方法浅层结构

分布式光纤声波传感系统在近地表成像中的应用Ⅱ:背景噪声成像

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地球物理学报 2020年第4期63卷 1622-1629页

作者：林融冰曾祥方宋政宏徐善辉胡久鹏孙天为王宝善中国科学院测量与地球物理研究所大地测量与地球动力学国家重点实验室武汉430077 中国科学院大学北京100049 中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230026 中国地震局地球物理研究所北京100081

随着城市化的发展,城市地球物理日益成为地球物理研究的重要方向,地震成像是构建城市地下空间三维/四维图像的重要手段,但面临观测成本高的困难.近年来国际上新发展的分布式光纤声波传感器作为高密度地震观测系统已经在地震层析成像方... 详细信息

随着城市化的发展,城市地球物理日益成为地球物理研究的重要方向,地震成像是构建城市地下空间三维/四维图像的重要手段,但面临观测成本高的困难.近年来国际上新发展的分布式光纤声波传感器作为高密度地震观测系统已经在地震层析成像方面得到了应用,在提高成像分辨率的同时,又降低了观测成本.本研究使用国产分布式光纤声波传感器开展了观测实验,利用480m埋地光缆记录了13h背景噪声,计算得到噪声互相关函数,获得了高频Rayleigh面波信号.采用多道面波分析方法提取相速度频散曲线,其结果与传统检波器记录和主动源结果较为一致.采用遗传算法反演得到了研究区内二维S波速度剖面,获得了下方沉积物横向变化特征.通过本次实验,初步验证了国产设备开展地震背景噪声成像研究、构建地下浅层结构模型的可行性.

关键词：分布式光纤声波传感器地震背景噪声成像浅层结构

集输管道分布式光纤声波泄漏监测系统的设计与试验

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油气田地面工程 2021年第8期40卷 57-64页

作者：张丽周巍中石化中原油田分公司石油工程技术研究院唐山冀东油田设计工程有限公司

建立高效稳定的泄漏监测系统是保障高含硫气田集输管道安全运行的关键,对于减小泄漏事故造成的人员伤亡和经济损失意义重大。基于分布式光纤声波传感技术设计了一种新的天然气管道泄漏监测系统,并模拟了不同泄漏孔径下的分布式光纤振动... 详细信息

建立高效稳定的泄漏监测系统是保障高含硫气田集输管道安全运行的关键,对于减小泄漏事故造成的人员伤亡和经济损失意义重大。基于分布式光纤声波传感技术设计了一种新的天然气管道泄漏监测系统,并模拟了不同泄漏孔径下的分布式光纤振动传感器的测试效果,通过模拟试验得到的光纤振动曲线以及声波信号曲线发现:分布式光纤声波泄漏监测系统可对0.5 mm的微泄漏进行监测,监测范围达到180°,传感器探测距离可达80 cm,泄漏事件响应时间≤3 s,对泄漏点可实现快速准确地定位。该系统能够同时探测多个泄漏点,实现了监测范围大、响应时间短的集输管道微泄漏监测,目前已成功应用于普光高含硫气田部分集输管道,保障了集输管道的安全运行。

关键词：集输管道泄漏监测分布式光纤声波传感器试验测试

基于应变场全波形分布式光纤声波传感反演方法研究

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基于应变场全波形分布式光纤声波传感反演方法研究