상하이 광학 및 정밀 기계 연구소(SIPM), 분산형 음향파 감지 기반 장거리 음향 광섬유 케이블 자세 감지 기술에서 진전

최근, 중국과학원(CAS)의 상하이 광학 정밀 기계 연구소(SIPM)의 우주 및 우주 레이저 기술 및 시스템 부서와 중국과학원(CAS)의 우주 레이저 정보 전송 및 탐지 기술(KLTIDT)의 핵심 실험실에서 분산 음향파 감지(DAS)를 기반으로 하는 장거리 음향 감지 광섬유 케이블 자세 감지 방법을 제안했습니다. 이는 해양 분산 수중 음파 추적 배열 배열 교정 및 대형 구조물 모양 감지에 대한 새로운 아이디어를 제공합니다. 관련 연구 결과는 Optics Letters에 Distributed shape detection for an acoustic sensitive optical cable with DAS라는 제목으로 게재되었습니다.
음향 감응 광 케이블은 수중음향 탐지 및 목표 위치 파악과 같은 해양 응용 분야에서 점점 더 중요한 역할을 하지만, 그 자세는 수류와 캐리어 운동의 영향으로 지속적으로 변하여 수중음향 증강 및 어레이 처리에 큰 어려움을 초래합니다. 따라서 장거리 음향 광섬유 케이블의 자세 감지를 실현하는 것은 매우 중요합니다.
연구팀은 DAS를 기반으로 한 장거리 음향 광섬유 케이블 자세 감지 기술을 제안합니다. 보조 음원 어레이의 알려진 위치를 사용하여 각 광섬유 케이블 유닛과 보조 음원 어레이 간의 위치 관계를 정확하게 얻고 적응형 피크 탐색 알고리즘을 제시하여 실제 환경에서 음향 잔향의 피크 왜곡 문제를 해결합니다. DAS가 대규모 네트워킹에 쉽고 어레이를 유연하게 재구성할 수 있으며 기타 고유한 장점을 활용하여 전체 음향 감지 광섬유 케이블의 실시간 자세를 얻습니다. 검증 실험 결과 이 ​​기술은 공기 환경에서 음향 감지 광섬유 케이블의 자세 감지를 실현할 수 있으며 3차원 위치 정확도는 6.53cm입니다. 결과는 적용 가능한 구조 크기가 크고 감지 밀도가 높으며 편리하고 유연한 배포라는 장점이 있는 새로운 유형의 구조적 자세 감지 방법을 제공하며 견인 어레이 자세 수정의 어려운 문제를 해결할 것으로 예상되며 수중 음향 감지, 해양 안전 및 기타 분야에서 중요한 역할을 할 것입니다.
해당 연구는 중국 국가자연과학기금위원회, 상하이 기스타 계획, 중국과학원 청년 혁신 촉진 협회의 지원을 받았습니다.

그림 1 원리의 개략도

그림 2 (a) 단일점 고정밀 위치 추정 결과 (b) U자형 케이블 형상 검출 결과