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來源:中國科學技術大學 發布時間:2021/8/6 18:19:29
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中國科大成功研制分布式光纖地震傳感設備

 

我校合肥微尺度物質科學國家研究中心陳旸、趙東鋒團隊與地球和空間科學學院王寶善、姚華建團隊合作,成功研制出具有自主知識產權的分布式光纖聲波/振動傳感(DAS)系統,該設備使用現有通訊光纜可進行地震監測、地質災害預測、地下結構成像、城市地下空間探測等。DAS設備自2021年6月部署在合肥紫蓬山進行連續觀測,已成功監測到定遠縣2.3級地震(6月4日)、宣城2.7級地震(7月22日)、菲律賓6.6級地震(7月24日)、臺灣宜蘭縣5.8級地震(8月5日)等一些區域和全球地震。

(a)安徽定遠6月4日14時15分2.3級地震,震源深度10 km,震中距約100km (b)安徽宣城7月22日14時33分2.7級地震,震源深度15 km,震中距197 km (c)菲律賓7月24日04時49分6.6級地震,震源深度100 km,震中距2036 km (d)臺灣宜蘭8月5日05時50分5.8級地震,震源深度10 km,震中距927 km

當發生地震時,地震波傳播到光纜時,光纖會產生應變而被拉伸或壓縮,由于相干激光在光纖介質中的彈光效應,瑞利散射光的振幅和位相就會發生改變,通過接收并解調背向瑞利散射光就可以獲得地震波的信息。DAS技術利用相干激光在光纖介質中的彈光效應來感知和傳輸外界的振動和聲波信號,具有分布式、集成度高、遠距離傳輸、抗干擾性強、分辨率達米級等優點,為地震監測和地下結構成像提供了一種全新技術途徑。

研究團隊通過對DAS專用激光光源、后向瑞利散射光與本振光的相干探測、拍頻信號相位解調以及系統軟件算法等關鍵技術進行攻關,研制成用于高分辨率地震監測和成像的分布式光纖聲波/振動傳感設備。該設備監測頻率范圍為10毫赫茲至20千赫茲,定位精度為3.5米,監測長度達40公里。該系統可以利用現有的通訊光纜進行地震監測、地質災害預測和城市地下空間探測等,服務國家防災減災重大需求和城市規劃發展。

DAS設備主要由合肥微尺度物質科學國家研究中心特任副研究員張強完成,數據處理由地球和空間科學學院博士生孫天為完成。該工作得到了合肥微尺度物質科學國家研究中心、中國地震局地震預測研究所、蒙城地球物理國家野外科學觀測研究站的資助和支持。

(合肥微尺度物質科學國家研究中心、科院量子信息與量子科技創新研究院、地球和空間科學學院、科研部)

 
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