Distributed Acoustic / Vibration Sensing (DAS / DVS)

 

Distributed Acoustic / Vibrational Sensing Systeme erkennen Schwingungen und erfassen akustische Energien entlang der optischen Faser. Vorhandene Glasfasernetze entlang der Anlage werden als akustische Sensoren genutzt, die Daten in Echtzeit erfassen und dem Betreiber helfen, die richtigen Maßnahmen zu ergreifen. Algorithmen zur Klassifizierung werden genutzt, um Ereignisse zu erkennen und zu lokalisieren, wie zum Beispiel Leckagen, Kabelfehler, Fremdeinwirkungen oder andere ungewöhnlichen Geräusche.

Auf dem Markt werden verschiedene DAS / DVS Technologien eingesetzt; die gängigste basiert auf der kohärenten optischen Zeitbereichsreflektometrie (engl. Coherent Optical Time Domain Reflectometry, kurz C-OTDR). C-OTDR nutzt die Rayleigh-Streuung, wodurch akustische Signale über große Distanzen erfasst werden können. Das Messinstrument sendet einen kohärenten Laserpuls entlang einer optischen Faser (Sensorkabel). Streuzentren innerhalb der Faser sorgen dafür, dass die Faser wie ein verteiltes Interferometer mit einer Messlänge, der der Laserimpulslänge entspricht (z. B. 10 Meter), wirkt.

Akustische Störungen an der Faser erzeugen mikroskopische Dehnungen oder Stauchungen der Faser (microstrain), die eine Änderung der Phasenlage und / oder der Amplitude bewirkt.

Bevor der nächste Laserimpuls übermittelt werden kann, muss der vorherige Impuls die volle Länge der Faser durchlaufen und die Rückstreuung zurückgekehrt sein. Somit ist die maximale Laserimpulsrate abhängig von der Faserlänge. Daher können akustische Signale in Frequenzen bis zur Nyquist-Frequenz gemessen werden, die typischerweise die Hälfte der Impulsrate entspricht. Da höhere Frequenzen sehr schnell abgeschwächt werden, befinden sich die meisten der relevanten Frequenzen, um Ereignisse zu erkennen und klassifizieren im Bereich unter 2 kHz.

In den sehr niedrigen Frequenzbereichen ermöglichen phasenbasierte C-OTDR-Systeme hochempfindliche Messungen von Temperaturgradienten, die aufgrund der Dehnung/Stauchung der Faser bei Temperaturänderungen entstehen. Dieser Messmodus wird als Distributed Temperature Gradient Sensing (DTGS) bezeichnet und ist in der Öl- und Gasindustrie bekannt.

 

Durch die Kombination der Phasen- und Amplitudenmessungen bietet die proprietäre 2P Squared Technologie von AP Sensing eine geringere Anfälligkeit gegenüber Fadingeffekten, die häufig in anderen C-OTDR-Systemen beobachtet werden.

Das DAS-System von AP Sensing bietet eine konstante Leistung über die gesamte Faser, was zu einer hohen Messqualität führt.

 

Key Features der AP Sensing 2P Squared DAS-Technologie:

  • Präzise Messung und Ortung der Amplitude, Frequenz und Phase des einfallenden Schallfeldes
  • Echte Linearität über Entfernung, Zeit und akustische Intensität
  • Signalqualität mit führender Signal-Rausch-Verhältnis (engl. Signal-to-Noise-Ratio, kurz SNR)
  • Fortschrittliche optische "2P Squared"-Techniken verbessern die Signalqualität über lange Messstrecken
  • Weltweit führender Messbereich von 70 km

 

Vorteile:

  • Ein akustisches Ereignis am Anfang und am Ende der Faser wird mit der gleichen Sensitivität und gleichen "Fingerabdruck" erfasst
  • Exzellente Rohdaten sind die Grundlage für Mustererkennung und maschinelles Lernen