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光纤电缆新发现:监测地震的“巨型传感器”


  来源:仪商网 时间:2017-10-24 作者:寂寂



仪商讯:目前的广泛应用的地震仪可以精确地拾取轻微的震颤,但它们的距离相对较短。最近,一份全新可视化数据图表显示,斯坦福大学地下埋着大约3英里的光纤电缆,能够检测出汽车、自行车和步行产生的各种振动以及探测周边发生的事件,包括地震最初期的轰隆声。该研究意味着光纤电缆可以承载高速互联网,广泛的地震检测网络已经可以存在于我们的脚下。

过去一年,斯坦福大学的地球物理学教授 Biondo Biondi 利用一条安装在校园里长达 4.8 千米(3 英里)的试验环路来记录地震引起的振动,并将这些振动和诸如汽车驶过造成的其他来源的振动区分开来。




由于光纤通过在类似玻璃板透明的电缆上反弹光信号而起作用,因此可以测量该信号的微小干扰。这种称为分布式声学传感(DAS)的技术已经在石油和天然气行业进行工作。

该研究的合着者艾琳·马丁(Eileen Martin)说:“DAS的工作原理就是随着光线沿着纤维传播,它遇到玻璃中的各种杂质并反弹。如果光纤完全静止,那么反向散射信号总是看起来一样,但是如果光纤在某些区域开始拉伸 - 由于振动或应变,信号会发生变化。”

为了测试这些电缆是否可以用于监测和测量地震,斯坦福大学按照数字8的形状安装了三英里(4.8公里)的光纤,配有激光询问器,用于记录任何运动。

据称,这个斯坦福大学设置的光纤地震观测台在其运行第一年能够记录800多个事件。这包括来自附近采石场的爆炸声,小型地震,甚至在今年9月8日巨大的8.2级事件,摧毁了墨西哥中部,距离斯坦福大学设置约2,000英里(3,220公里)。有一次,传感器从同一来源拾取两次地震,其震级为1.6和1.8。

首席研究员Biondo Biondi说:“正如预期的那样,两次地震都是相同的波形或模式,因为它们起源于同一个地方,但是地震的幅度更大。这表明光纤地震观测站可以正确区分不同的震级。”

同样,地震观测站也能够分辨出S波和P波之间的差异,以不同速度波纹地震的冲击波。 P波通常比S波早得多,但远远较弱,因此检测它们是有效预警系统的关键。

虽然他们的光纤地震观测站已经显示出一些初步结果,但研究人员指出,传统的地震仪对于监测地震仍然更加敏感,但是光纤地震观测系统还有其他优点,例如经济性、广泛性等。

Biondi说:“我们可以使用已经部署用于电信目的的预先存在的光纤,不断地聆听和监测地球。我们网络中的每一米光纤都像传感器一样,成本低于一美元,而传统地震仪创建的网络无法具有这种覆盖密度和成本优势。”


责任编辑:仪器仪表商情网    浏览量:88

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