中國科大成功研制分布式光纖地震傳感設(shè)備

近日，中國科學技術(shù)大學合肥微尺度物質(zhì)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(chǎn)權(quán)的分布式光纖聲波/振動傳感(DAS)系統(tǒng)，該設(shè)備可使用現(xiàn)有通信光纜進行地震監(jiān)測、地質(zhì)災害預測、地下結(jié)構(gòu)成像、城市地下空間探測等。

DAS設(shè)備自2021年6月部署在合肥紫蓬山進行連續(xù)觀測以來，已成功監(jiān)測到安徽定遠2.3級地震(6月4日)、安徽宣城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(qū)域和全球地震。

當?shù)卣鸢l(fā)生，地震波傳播到光纜時，光纖會產(chǎn)生應變而被拉伸或壓縮，由于相干激光在光纖介質(zhì)中的彈光效應，瑞利散射光的振幅和位相就會發(fā)生改變，通過接收并解調(diào)背向瑞利散射光就可以獲得地震波的信息。DAS技術(shù)利用相干激光在光纖介質(zhì)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(yōu)點，為地震監(jiān)測和地下結(jié)構(gòu)成像提供了一種全新技術(shù)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(diào)以及系統(tǒng)軟件算法等關(guān)鍵技術(shù)進行攻關(guān)，研制成用于高分辨率地震監(jiān)測和成像的分布式光纖聲波/振動傳感設(shè)備。該設(shè)備監(jiān)測頻率范圍為10毫赫茲至20千赫茲，定位精度為3.5米，監(jiān)測長度達40公里。該系統(tǒng)可以利用現(xiàn)有的通信光纜進行地震監(jiān)測、地質(zhì)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(guī)劃發(fā)展。