高灵敏度DAS声敏光缆的技术进展与应用实践

发布时间：
2026-05-19
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5月18日，在第二十一届武汉光博会上，神州普惠为大家带来最新的技术成果：高灵敏度DAS声敏光缆，通过创新的螺旋缠绕光纤技术，成功破解了轴向敏感难题，开启了全方向感知的新时代。
在分布式光纤传感技术的发展历程中，一个核心技术瓶颈长期困扰着行业：传统DAS系统仅能感知沿光纤轴向方向的信号，对垂直入射的反射波几乎"视而不见"。这一局限严重制约了DAS技术在地面地震勘探和海洋拖缆勘探中的应用。
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我司张君霞工程师在武汉光博会上作报告




01
DAS技术：光纤化身"超长耳朵"



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DAS传感原理示意图



分布式光纤传感技术（DAS）将每一根光纤都变成了高灵敏度的传感器。通过测量外界应变场所引起的背向瑞利散射光相位变化，DAS能够精准感知声场信息。
一个完整的DAS系统由两部分组成：DAS解调仪 + 传感光缆，二者缺一不可。系统可以连续、无遗漏地获取沿光纤的声场分布，无论是管道泄漏的微弱信号，还是重型机械的强烈振动，都能被实时捕捉和分析。




02
行业痛点：轴向敏感的"先天缺陷"



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1:4螺旋光缆与普通震动光缆对比图


传统基于直光纤的DAS系统，虽然在管道监测等领域表现优异，但在地震勘探等高端应用中却面临严峻挑战：

三大技术瓶颈：
  1. 灵敏度不足：普通通信光缆的灵敏度有限，难以捕捉微弱信号
  2. 轴向敏感限制：仅能感知沿光纤轴向方向的信号
  3. 反射波盲区：对几乎垂直入射的反射波不敏感
实测数据显示，普通GYTA53通信光缆在埋地应用中，对步行过顶的信号响应微弱。这种"先天缺陷"使得传统DAS系统无法满足地面和海洋地震勘探的应用需求。




03
技术突破：螺旋光缆的创新之道

面对行业难题，我们提出了革命性的解决方案：螺旋光缆（Helical Wound Cable, HWC）。

核心创新点

  1. 几何结构创新：螺旋缠绕设计
通过将光纤以1:4的比例螺旋缠绕在缆芯上，突破了传统直光纤的轴向限制，实现光纤空间取向的多样化。
  1. 灵敏度飞跃：提升2个数量级
相比传统通讯光缆，螺旋光缆的灵敏度提高了整整100倍，大幅提升了系统的信噪比和空间分辨率。
  1. 全方向敏感：360°无死角感知
HWC光缆突破了"轴向敏感"的技术枷锁：
  •  平行入射信号：敏感
  •  垂直入射信号：敏感
  •  任意角度信号：敏感
  1. 完美适配地震勘探

HWC光缆的特性使其成为地面地震勘探和海面拖缆勘探的理想选择，能够有效接收来自各个方向的反射波。


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灵敏度提升对比图




04
完整解决方案：从湿端到干端



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湿端系统实物图以及测试报告



基于螺旋光缆技术，我们构建了完整的分布式光纤水听器阵列系统，覆盖从传感器到解调仪的全链条技术。

湿端：高灵敏度分布式光纤水听器阵列

  • 声压灵敏度：-120.8dB @100Hz（0dBref uPa）
  • 技术特点：更高的放大增益，卓越的信号捕捉能力

干端：高性能分布式光纤解调端机（phDAS）

参数
指标
应变分辨率
≤1pε/√Hz（实测0.705 pε/√Hz）
频响范围
0.001-50kHz
动态范围
120dB
空间分辨率
1m/10m
测试距离
1-50km
工作温度
-20~60℃


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分布式光纤声波传感系统干端实物图




05
应用场景：全方向感知的无限可能

高灵敏度DAS声敏光缆的全方向敏感特性和卓越性能，为其打开了广阔的应用空间：

  1.  水下封锁线型安防系统

应用价值：快速部署、全天候守护

为港口、码头、海军基地等要域提供高效的水下安防解决方案。2025年8月的威海海试验证了系统的卓越性能：
  • 过顶检测能力：目标穿过光缆时，系统采集到强烈的原始航行波
  • 精确定位能力：波束形成后，目标定位方位与实际方位高度一致
  • 追踪能力：具备目标运动轨迹的实时追踪功能
  • 探测距离：最大探测距离不少于1km
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海试现场照片

  1.  海洋地震勘探与资源调查


应用价值：突破传统限制，提升勘探精度
HWC光缆的全方向敏感特性，完美解决了传统DAS在海洋拖缆勘探中的应用难题：
  • 反射波接收：能够有效接收垂直入射的反射波信号
  • 全方位感知：不再受限于光纤轴向方向
  • 高灵敏度：提升2个数量级的灵敏度，捕捉更微弱的地质信号
  • 适用场景：海底地质探测、油气资源勘探、海底管道监测

  1.  地面地震勘探与地质灾害监测


应用价值：全方位信号采集，提高勘探效率
传统直光纤在地面地震勘探中存在明显的轴向敏感局限，HWC光缆彻底解决了这一问题：
  • 全角度接收：可接收来自各个方向的地震波信号
  • 提高数据完整性：减少因轴向限制造成的数据缺失
  • 应用场景：矿产勘探、地震监测、地质灾害预警
  • 技术优势：相比3C地震检波器，成本更低，部署更灵活

  1.  工业设施安全监测


应用价值：高灵敏度监测，防患于未然
利用HWC光缆的卓越灵敏度，为工业设施提供高精度安全监测：
  • 长输管道监测：实时监测管道泄漏、第三方破坏
  • 工业厂区安防：周界入侵检测、异常振动识别
  • 基础设施监测：桥梁、隧道、大坝等结构的健康监测
  • 技术优势：灵敏度提升2个数量级，可捕捉更早期的风险信号
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水面船探测情况数据图




技术展望：开启DAS应用新纪元

从直光纤到螺旋光纤，从轴向敏感到全方向感知，从普通灵敏度到提升2个数量级，高灵敏度DAS声敏光缆的成功研制，标志着分布式光纤传感技术进入了全新发展阶段。
技术价值：
  •  突破了行业发展的核心瓶颈
  •  打开了DAS技术在高端应用领域的大门
  •  实现了传感器的可标定、可计量、可量产
  •  建立了完整的从湿端到干端的技术体系
我们期待与各位行业专家、科研院所、工程单位携手，共同探索DAS技术在更多领域的应用可能，为水下安防、资源勘探、工业监测等领域贡献科技力量！





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