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分布式光纖聲學傳感監(jiān)測研究領域取得新進展
2022年12月26日 10:32:16
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：楊 點擊量：4625
南方海洋科學與工程廣東省實驗室(廣州)楊華勇教授團隊聯(lián)合中國科學院南海海洋研究所徐敏研究員團隊，基于自主研發(fā)的DAS監(jiān)測設備，使用多根光纖和8個地震儀在廣州海洋實驗室園區(qū)進行了為期一周的觀測實驗
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】地震觀測是用地震儀器記錄天然地震或人工爆炸所產生的地震波形，并由此確定地震或爆炸事件的基本參數(shù)。將所獲得的各次地震的參數(shù)編為地震目錄，定期以周報、月報或年報的形式成為地震觀測的成果，也是地震研究的基本資料。
分布式光纖聲學傳感(Distributed fiber Acoustic Sensing，DAS)方法是一種以光纖為感知和傳輸載體的振動信號拾取新技術，可對地震波場進行米級精度的連續(xù)空間采樣。得益于光傳播過程相位對傳播距離的敏感特性，DAS技術能感知非常寬頻的振動信號，被國內外應用于石油和天然氣勘探、交通噪聲監(jiān)測、地下水位監(jiān)測、地震監(jiān)測、冰川、火山和海洋環(huán)境感知等多個領域。
為了測試DAS在城市中進行小規(guī)模地震監(jiān)測的可行性，南方海洋科學與工程廣東省實驗室(廣州)楊華勇教授團隊聯(lián)合中國科學院南海海洋研究所徐敏研究員團隊，基于自主研發(fā)的DAS監(jiān)測設備，使用多根光纖和8個地震儀在廣州海洋實驗室園區(qū)進行了為期一周的觀測實驗，并在分布式聲學傳感記錄城市環(huán)境噪聲研究領域取得突破。
基于地球物理環(huán)境噪聲干涉方法，研究團隊發(fā)現(xiàn)DAS通道之間存在穩(wěn)定的高頻(2-8 Hz)噪聲互相關函數(shù)，且呈現(xiàn)明顯的正負不對稱性，表明噪聲源的空間分布存在不均勻性。同時，噪聲互相關函數(shù)的時間變化特征表明穩(wěn)定信號幾乎與園區(qū)的機械運行時間(6:00-21:00)同步出現(xiàn)。
結合噪聲互相關函數(shù)的時間變化特征和其反映的噪聲源空間特征，團隊推測穩(wěn)定的DAS噪聲主要來源于建筑物內部的機械震動。該研究表明基于DAS數(shù)據(jù)的噪聲干涉方法可以對復雜環(huán)境下的振動進行有效監(jiān)測。
該團隊于2022年7月在廣東省河源市新豐江水庫布設了一套水陸一體分布式光纖地震監(jiān)測系統(tǒng)。布放至今，系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定運行，成功監(jiān)測到7月24日M2.7河源地震等多起近、中、遠地震事件，證明了水下DAS系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性，深入的數(shù)據(jù)分析處理工作正在進行中。新豐江水陸纜布設經(jīng)驗和DAS信號處理技術將為未來南海島礁海陸一體光纖微振動信號監(jiān)測提供良好科技支撐。
相關成果Seismic Monitoring of Machinery through Noise Interferometry of Distributed Acoustic Sensing 于近日發(fā)表在Seismological Research Letters。
參考來源：中國科學報
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