——以上海锟联科技高性能DAS系统为例
随着感知技术与信息通信技术的深度融合，分布式光纤声振传感（DAS）技术正在成为各类长距离、实时、安全监测系统的重要组成部分。作为国内分布式光纤传感领域的技术创新企业，上海锟联科技长期专注于DAS系统核心架构与信号解调算法的研发，推出了多款高性能、高灵敏度的分布式光纤声振传感系统，广泛应用于油气管道监控、地震预警、周界安防等场景。本文将以DAS核心原理为主线，结合上海锟联科技产品技术，系统介绍瑞利散射、高相干激励下的后向散射模型，以及基于空间差分干涉的声波检测机制。
一、瑞利散射与光纤中的后向散射机制
光纤在结构上虽然呈现宏观均匀性，但其材料在微观层面存在着微小的折射率起伏。当一束激光在光纤中传播时，这些微小起伏会引发光的弹性散射，即瑞利散射。瑞利散射中的一部分能量会沿着入射光的反方向传播，这种后向瑞利散射光正是DAS系统的核心信号来源。
这些微弱的散射信号中，包含着光纤沿线每一点的“局部信息”。当声波或其他扰动（如机械震动、地面位移）作用于光纤时，会引起局部应变变化，进一步导致后向散射光的相位或强度发生微小但可测的变化。DAS技术的核心能力，正是通过高精度分析这些变化，恢复扰动源的位置、强度和时间等特征信息。
二、高相干光激励下的后向瑞利散射信号建模
上海锟联科技的DAS系统采用高相干窄线宽激光器作为信号源，发射短脉冲光进入传感光纤。在光纤中，光脉冲沿路径传播并连续激发出散射点的后向瑞利散射信号，这些信号在接收端被相干检测并进行干涉叠加。
对于某一段光纤（如几米范围内）的后向散射信号，其数学模型可表示为：
E(z,t)=∑i=1NAiejϕi(t)E(z,t) = \sum_{i=1}^{N} A_i e^{j\phi_i(t)}E(z,t)=i=1∑NAiejϕi(t)
其中：
$A_i$ 是第 $i$ 个散射子体的幅值，
$\phi_i(t)$ 是其相位，受声波扰动影响。
在没有扰动时，$\phi_i(t)$ 相对稳定；当声波作用于光纤，会引起相位扰动 $\Delta \phi_i(t)$，最终反映在后向散射光的干涉图样中。
这些微弱的相位扰动由于激光器高相干特性，能够在空间上累积形成明显的干涉效应，为DAS系统的远距离、高灵敏度检测提供了物理基础。
三、基于空间差分干涉的声波相位检测原理
传统的光纤传感技术多为点式或准分布式，而DAS通过计算空间上相邻两个散射区域的相干干涉相位差，实现了真正意义上的“连续分布式”声波感知。
在上海锟联科技的DAS系统中，系统会选取间距为 $\Delta z$（如1~10米）的两个相邻散射窗口，分别提取其复数后向散射信号 $E(z,t)$ 和 $E(z+\Delta z,t)$，并计算其相位差：
Δϕ(z,t)=arg[E(z,t)⋅E∗(z+Δz,t)]\Delta \phi(z,t) = \arg \left[ E(z,t) \cdot E^*(z+\Delta z,t) \right]Δϕ(z,t)=arg[E(z,t)⋅E∗(z+Δz,t)]
该相位差即为声波在该区段内作用下的干涉响应。由于声波在传播中会依次扰动各个区段的相位，因此整个光纤的干涉相位差 $\Delta \phi(z,t)$ 可被实时记录为一个二维数据矩阵，横轴为空间，纵轴为时间。这种矩阵可以清晰展示出声波的传播轨迹，实现对震源或振动源的定位与识别。
四、上海锟联科技DAS系统的技术特色
依托自主研发能力，上海锟联科技针对分布式声振传感的应用挑战，构建了完整的高性能DAS系统平台，具备以下核心优势：
1. 高采样率与宽频带
系统支持每通道250MSPS的高速采样，频响范围覆盖从低频地震带到高频振动，满足从地下微震到地面微动的全频域感知需求。
2. 多通道并行处理架构
采用4通道同步采集+2通道DAC发射架构，结合FPGA实时处理平台，实现毫秒级声波响应与多源事件并发识别。
3. 精确时频解调与空间反演算法
通过自研解调算法，实现瑞利散射信号的高稳定度相位恢复与低误差空间定位，有效解决传统DAS系统中的相干衰弱和偏振衰弱问题。
4. 模块化设计与极端适应性
系统可根据应用需求进行板卡级或模块级集成，支持油井、矿山、长输管道、边境海岸等复杂环境部署，满足极寒、高压、高温等极端条件使用需求。
五、典型应用场景示意
在上海锟联科技已部署项目中，DAS系统展现出极强的应用适配能力：
石油天然气管道泄漏监测：系统可识别泄漏引发的声波扰动，并精确定位泄漏点位置，提升事故响应速度；
周界安防与边境监控：光纤沿围界铺设后形成隐形声波感知“电子围栏”，对入侵行为进行实时报警；
地震监测与城市地质活动感知：通过对城市地下通信光缆的再利用，DAS系统变为