DAS技术原理

目前市场上主流的DAS技术基于**相干光时域反射测量（C-OTDR）**原理。该方法利用Rayleigh散射效应，使得系统能够在长距离范围内检测到微弱的振动或声波信号。

在DAS系统中，激光脉冲由“解调器”发射，沿光纤传输。激光在传播过程中与光纤中的微观不均匀结构发生相互作用，部分光会以Rayleigh散射的形式反射回来。这些微结构随环境声波的振动而变化，从而导致反射光波的相位发生特定变化。尽管散射光保留了原始激光的波长，但其相位信息中包含了环境振动的关键特征。通过干涉分析这些相位变化，系统便可还原出光纤沿线的声学信息。

DAS系统能够以一定的空间分辨率（如每5米）测量应变或声学振幅的变化率，从而实现对整条光纤的分布式监测。

采样速率与信号分辨率

由于每个激光脉冲需等待其反射信号返回，才能发射下一个脉冲，因此最大脉冲速率受光纤长度限制。例如，一条长度为20公里的光纤，通常支持约每秒5000个激光脉冲的频率。根据奈奎斯特采样定理，系统能够清晰分辨最高约2.5kHz频率的声波信号。更高频的信号虽能被采集，但会受到混叠效应的影响。

在实际应用中，由于高频声波在介质中衰减较快，因此多数关键事件的信号频率集中在2kHz以下的低频段。与此同时，在极低频范围（几个赫兹甚至更低）下，基于相位测量的C-OTDR系统还能以极高灵敏度探测温度变化所导致的光纤应变。例如，当环境温度发生0.001°C的变化时，光纤的拉伸或压缩就会引起可测的相位变化。

这种低频温度变化监测模式被称为分布式温度梯度传感（DTGS，Distributed Temperature Gradient Sensing），在石油和天然气行业中得到广泛应用。