Araştırma Makalesi
BibTex RIS Kaynak Göster

EVREUYUMLU ALGILAMA TABANLI FAZ-OTDR SORGULAYICI ÜNİTE GELİŞTİRİLMESİ

Yıl 2018, Cilt: 23 Sayı: 3, 355 - 370, 31.12.2018
https://doi.org/10.17482/uumfd.455326

Öz

Bu çalışmada, evre uyumlu algılayıcıya sahip bir faza duyarlı frekans bölgesinde optik yansıtıcı (faz-OTDR) ünitesi deneysel olarak gerçeklenmiştir. Faz-OTDR izlerine ait genlik ve faz cevaplarının hesaplanmasını sağlayan analiz algoritmaları geliştirilmiştir. Sözkonusu algoritmaların fiber üzerine tek veya aynı anda iki noktada titreşim uygulandığında, titreşim konum ve frekansını tespit kabiliyeti deneysel olarak gösterilmiştir. Yavaş-zaman analizleri ile elde edilen sonuçlar, makalede tartışılan matematiksel ispat ile uyumlu sonuç vermiştir. Makalede ele alınan sensör sorgulama ünitesi, dağıtık titreşim algılayıcılar kullanılarak trenyolu izleme sistemleri tasarımı gibi pek çok teknolojik alanda etki yaratma potansiyeli taşımaktadır.

Kaynakça

  • Aktaş, M., Akgün, A., Demircin, M. U. and Büyukaydın, D. (2017) Deep learning based multi-threat classification for phase-OTDR fiber optic distributed acoustic sensing applications, Proc. SPIE 10208, Fiber Optic Sensors and Applications XIV, 102080G, doi: 10.1117/12.2262108
  • He, H., Shao, L. Y., Li, Z., Zhang, Z., Zou, X., Luo, B., Pan, W. and Yan, L. (2016) Self-Mixing Demodulation for Coherent Phase-Sensitive OTDR System, Sensors, 16(5), 681, doi:10.3390/s16050681
  • Jason, J., Yüksel, K. and Wuilpart, M. (2017), Laboratory evaluation of a phase-OTDR setup for railway monitoring applications, IEEE Photonics Society, Annual Symposium, Delft, pp 18-21
  • Jason, J., Popov, S. M., Butov, O. V., Chamorovskiy, Y. K., Golant, K. M., Fotiadi, A. A. and Wuilpart, M. (2018) Sensitivity of high Rayleigh scattering fiber in acoustic/vibration sensing using phase-OTDR, SPIE Photonics Europe, Strasbourg, Vol. 10680, doi:10.1117/12.2307569
  • Juarez, J. C., Maier, E. W., Choi K. N. and Taylor, H. F. (2005) Distributed Fiber-Optic Intrusion Sensor System, J. of Lightwave Technology, 23(6), 2081-2087. doi:10.1109/JLT.2005.849924
  • Lu, Y., Zhu, T., Chen, L. and Bao, X. (2010) Distributed Vibration Sensor Based on Coherent Detection of Phase-OTDR, J. of Lightwave Technology, 28(22), 3243-3249. doi:10.1109/JLT.2010.2078798
  • Liu, Y., Liu, X., Jin, B., Bai, Q., Wang, Y., Wang, D., Wang, Y. (2016) Distributed Fiber-Optic Sensors for Vibration Detection”, 
Sensors, 16(8), 1164. doi:10.3390/s16081164
  • Madsen, K. N., Thompson, M., Parker, T. and Finfer, D. (2013) A VSP field trial using distributed acoustic sensing in a producing well in the North Sea, 74thEAGE Conference & Exhibition, Extended Abstracts, 31(11), 51-56. doi:10.3997/1365-2397.2013027
  • Maral, H., Akgun, T. and Aktas, M. (2018), Adaptive power thresholding for real time threat detection in distributed acoustic sensing systems, 26thSignal Processing and Communications Applications Conference (SIU), 2-5 May, Izmir. doi:10.1109/SIU.2018.8404671
  • Miah, K., Potter, D. K. (2017) A Review of Hybrid Fiber-Optic Distributed Simultaneous Vibration and Temperature Sensing Technology and Its Geophysical Applications, Sensors, 17, 2511. doi:10.3390/s17112511
  • Olcer, I. and Oncu, A. (2017) Adaptive temporal matched filtering for noise suppression in fiber optic distributed acoustic sensing, Sensors, 17(6), 1288. doi: 10.3390/s17061288
  • Pan, Z., Liang, K., Ye, Q., Cai, H., Qu, R. and Fang, Z. (2011), Phi-OTDR system based on digital coherent detection, Proc. of SPIE-OSA-IEEE Asia Communications and Photonics, 8311. doi:10.1364/ACP.2011.83110S
  • Peng, F., Wu, H., Jia, X. H., Rao, Y. J., Wang Z. N. and Peng, Z. P. (2014) Ultra-long high-sensitivity phase-OTDR for high 
spatial resolution intrusion detection of pipelines, Opt. Express, 22(11), 13804-13810. doi:10.1364/OE22.013804
  • Ren, M., Ping, L., Chen, L. Y. and Bao, X. (2016) Theoretical and experimental analysis of Phi-OTDR based on polarization diversity detection, Photonics Technology Letters, 28(6), 697-700. doi:10.1109/lpt.2015.2504968
  • Taylor, H.F (1993), Apparatus and Method for Fiber Optic Intrusion Sensing, U.S. 5194847 A, 16 March 1993.
  • Tu, G., Zhang, X., Zhang, Y., Zhu, F. Xia, L. and Nakarmi, B. (2015) The development of an Phi-OTDR system for quantitative vibration measurement, IEEE Photonics Technol. Lett., 27(12), 1349-1352. doi:10.1109/LPT.2015.2421354
  • Yu, M., Liu, M., Chang, T., Lang, J., Chen, J. and Cui, H. L. (2017) Phase-sensitive optical time-domain reflectometric system based on a single-source dual heterodyne detection scheme, Applied Optics, 56(14), 4058-4064. doi:10.1364/AO.56.004058
  • Wang, Z., Lu, B., Zheng, H., Ye, Q., Pan, Z., Cai, H., Qu, R., Fang, Z. and Zhao, H. (2017) Novel Railway-Subgrade Vibration Monitoring Technology Using Phase-Sensitive OTDR, 25th International Conference on Optical Fiber Sensors, Proc. of SPIE, South Korea, 10323. doi:10.1117/12.2265169

Development of a Phase-OTDR Interrogator Based on Coherent Detection Scheme

Yıl 2018, Cilt: 23 Sayı: 3, 355 - 370, 31.12.2018
https://doi.org/10.17482/uumfd.455326

Öz

We present in this work, the experimental demonstration of a phase-sensitive Optical Time-Domain Reflectometer (phase-OTDR) having coherent detection scheme. An analysis algorithm has also been developed to calculate amplitude and phase evolution of the experimental phase-OTDR traces. The efficiency of the analysis algorithm to determine the position of the applied vibration has been verified for a single and two simultaneous vibrations. The slow-time analysis results show a good agreement with the mathematical calculations discussed in the paper. This work could have a technological iplication in many fields such as distributed vibration sensor for railway monitoring applications.

Kaynakça

  • Aktaş, M., Akgün, A., Demircin, M. U. and Büyukaydın, D. (2017) Deep learning based multi-threat classification for phase-OTDR fiber optic distributed acoustic sensing applications, Proc. SPIE 10208, Fiber Optic Sensors and Applications XIV, 102080G, doi: 10.1117/12.2262108
  • He, H., Shao, L. Y., Li, Z., Zhang, Z., Zou, X., Luo, B., Pan, W. and Yan, L. (2016) Self-Mixing Demodulation for Coherent Phase-Sensitive OTDR System, Sensors, 16(5), 681, doi:10.3390/s16050681
  • Jason, J., Yüksel, K. and Wuilpart, M. (2017), Laboratory evaluation of a phase-OTDR setup for railway monitoring applications, IEEE Photonics Society, Annual Symposium, Delft, pp 18-21
  • Jason, J., Popov, S. M., Butov, O. V., Chamorovskiy, Y. K., Golant, K. M., Fotiadi, A. A. and Wuilpart, M. (2018) Sensitivity of high Rayleigh scattering fiber in acoustic/vibration sensing using phase-OTDR, SPIE Photonics Europe, Strasbourg, Vol. 10680, doi:10.1117/12.2307569
  • Juarez, J. C., Maier, E. W., Choi K. N. and Taylor, H. F. (2005) Distributed Fiber-Optic Intrusion Sensor System, J. of Lightwave Technology, 23(6), 2081-2087. doi:10.1109/JLT.2005.849924
  • Lu, Y., Zhu, T., Chen, L. and Bao, X. (2010) Distributed Vibration Sensor Based on Coherent Detection of Phase-OTDR, J. of Lightwave Technology, 28(22), 3243-3249. doi:10.1109/JLT.2010.2078798
  • Liu, Y., Liu, X., Jin, B., Bai, Q., Wang, Y., Wang, D., Wang, Y. (2016) Distributed Fiber-Optic Sensors for Vibration Detection”, 
Sensors, 16(8), 1164. doi:10.3390/s16081164
  • Madsen, K. N., Thompson, M., Parker, T. and Finfer, D. (2013) A VSP field trial using distributed acoustic sensing in a producing well in the North Sea, 74thEAGE Conference & Exhibition, Extended Abstracts, 31(11), 51-56. doi:10.3997/1365-2397.2013027
  • Maral, H., Akgun, T. and Aktas, M. (2018), Adaptive power thresholding for real time threat detection in distributed acoustic sensing systems, 26thSignal Processing and Communications Applications Conference (SIU), 2-5 May, Izmir. doi:10.1109/SIU.2018.8404671
  • Miah, K., Potter, D. K. (2017) A Review of Hybrid Fiber-Optic Distributed Simultaneous Vibration and Temperature Sensing Technology and Its Geophysical Applications, Sensors, 17, 2511. doi:10.3390/s17112511
  • Olcer, I. and Oncu, A. (2017) Adaptive temporal matched filtering for noise suppression in fiber optic distributed acoustic sensing, Sensors, 17(6), 1288. doi: 10.3390/s17061288
  • Pan, Z., Liang, K., Ye, Q., Cai, H., Qu, R. and Fang, Z. (2011), Phi-OTDR system based on digital coherent detection, Proc. of SPIE-OSA-IEEE Asia Communications and Photonics, 8311. doi:10.1364/ACP.2011.83110S
  • Peng, F., Wu, H., Jia, X. H., Rao, Y. J., Wang Z. N. and Peng, Z. P. (2014) Ultra-long high-sensitivity phase-OTDR for high 
spatial resolution intrusion detection of pipelines, Opt. Express, 22(11), 13804-13810. doi:10.1364/OE22.013804
  • Ren, M., Ping, L., Chen, L. Y. and Bao, X. (2016) Theoretical and experimental analysis of Phi-OTDR based on polarization diversity detection, Photonics Technology Letters, 28(6), 697-700. doi:10.1109/lpt.2015.2504968
  • Taylor, H.F (1993), Apparatus and Method for Fiber Optic Intrusion Sensing, U.S. 5194847 A, 16 March 1993.
  • Tu, G., Zhang, X., Zhang, Y., Zhu, F. Xia, L. and Nakarmi, B. (2015) The development of an Phi-OTDR system for quantitative vibration measurement, IEEE Photonics Technol. Lett., 27(12), 1349-1352. doi:10.1109/LPT.2015.2421354
  • Yu, M., Liu, M., Chang, T., Lang, J., Chen, J. and Cui, H. L. (2017) Phase-sensitive optical time-domain reflectometric system based on a single-source dual heterodyne detection scheme, Applied Optics, 56(14), 4058-4064. doi:10.1364/AO.56.004058
  • Wang, Z., Lu, B., Zheng, H., Ye, Q., Pan, Z., Cai, H., Qu, R., Fang, Z. and Zhao, H. (2017) Novel Railway-Subgrade Vibration Monitoring Technology Using Phase-Sensitive OTDR, 25th International Conference on Optical Fiber Sensors, Proc. of SPIE, South Korea, 10323. doi:10.1117/12.2265169
Toplam 18 adet kaynakça vardır.

Ayrıntılar

Birincil Dil İngilizce
Konular Mühendislik
Bölüm Araştırma Makaleleri
Yazarlar

Kıvılcım Yüksel Aldoğan 0000-0003-1512-3022

Johan Jason Bu kişi benim

Marc Wuılpart Bu kişi benim 0000-0002-0494-3650

Yayımlanma Tarihi 31 Aralık 2018
Gönderilme Tarihi 28 Ağustos 2018
Kabul Tarihi 14 Aralık 2018
Yayımlandığı Sayı Yıl 2018 Cilt: 23 Sayı: 3

Kaynak Göster

APA Yüksel Aldoğan, K., Jason, J., & Wuılpart, M. (2018). Development of a Phase-OTDR Interrogator Based on Coherent Detection Scheme. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 23(3), 355-370. https://doi.org/10.17482/uumfd.455326
AMA Yüksel Aldoğan K, Jason J, Wuılpart M. Development of a Phase-OTDR Interrogator Based on Coherent Detection Scheme. UUJFE. Aralık 2018;23(3):355-370. doi:10.17482/uumfd.455326
Chicago Yüksel Aldoğan, Kıvılcım, Johan Jason, ve Marc Wuılpart. “Development of a Phase-OTDR Interrogator Based on Coherent Detection Scheme”. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi 23, sy. 3 (Aralık 2018): 355-70. https://doi.org/10.17482/uumfd.455326.
EndNote Yüksel Aldoğan K, Jason J, Wuılpart M (01 Aralık 2018) Development of a Phase-OTDR Interrogator Based on Coherent Detection Scheme. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi 23 3 355–370.
IEEE K. Yüksel Aldoğan, J. Jason, ve M. Wuılpart, “Development of a Phase-OTDR Interrogator Based on Coherent Detection Scheme”, UUJFE, c. 23, sy. 3, ss. 355–370, 2018, doi: 10.17482/uumfd.455326.
ISNAD Yüksel Aldoğan, Kıvılcım vd. “Development of a Phase-OTDR Interrogator Based on Coherent Detection Scheme”. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi 23/3 (Aralık 2018), 355-370. https://doi.org/10.17482/uumfd.455326.
JAMA Yüksel Aldoğan K, Jason J, Wuılpart M. Development of a Phase-OTDR Interrogator Based on Coherent Detection Scheme. UUJFE. 2018;23:355–370.
MLA Yüksel Aldoğan, Kıvılcım vd. “Development of a Phase-OTDR Interrogator Based on Coherent Detection Scheme”. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, c. 23, sy. 3, 2018, ss. 355-70, doi:10.17482/uumfd.455326.
Vancouver Yüksel Aldoğan K, Jason J, Wuılpart M. Development of a Phase-OTDR Interrogator Based on Coherent Detection Scheme. UUJFE. 2018;23(3):355-70.

DUYURU:

30.03.2021- Nisan 2021 (26/1) sayımızdan itibaren TR-Dizin yeni kuralları gereği, dergimizde basılacak makalelerde, ilk gönderim aşamasında Telif Hakkı Formu yanısıra, Çıkar Çatışması Bildirim Formu ve Yazar Katkısı Bildirim Formu da tüm yazarlarca imzalanarak gönderilmelidir. Yayınlanacak makalelerde de makale metni içinde "Çıkar Çatışması" ve "Yazar Katkısı" bölümleri yer alacaktır. İlk gönderim aşamasında doldurulması gereken yeni formlara "Yazım Kuralları" ve "Makale Gönderim Süreci" sayfalarımızdan ulaşılabilir. (Değerlendirme süreci bu tarihten önce tamamlanıp basımı bekleyen makalelerin yanısıra değerlendirme süreci devam eden makaleler için, yazarlar tarafından ilgili formlar doldurularak sisteme yüklenmelidir).  Makale şablonları da, bu değişiklik doğrultusunda güncellenmiştir. Tüm yazarlarımıza önemle duyurulur.

Bursa Uludağ Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Dekanlığı, Görükle Kampüsü, Nilüfer, 16059 Bursa. Tel: (224) 294 1907, Faks: (224) 294 1903, e-posta: mmfd@uludag.edu.tr