分布式光纖地震傳感設(shè)備讓地震監(jiān)測更可靠

　　DAS設(shè)備自2021年6月部署在合肥紫蓬山進(jìn)行連續(xù)觀測以來，已成功監(jiān)測到安徽定遠(yuǎn)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(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生，地震波傳播到光纜時，光纖會產(chǎn)生應(yīng)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(yīng)，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(yīng)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(yuǎn)距離傳輸、抗干擾性強(qiáng)、分辨率達(dá)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(tuán)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(jìn)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(dá)40公里。該系統(tǒng)可以利用現(xiàn)有的通信光纜進(jìn)行地震監(jiān)測、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測和城市地下空間探測等，服務(wù)國家防災(zāi)減災(zāi)重大需求和城市規(guī)劃發(fā)展。

　　地震計傳感器工作原理

　　以前，老式地震監(jiān)測設(shè)備采用的是速度型地震計。

　　這種地震計采用的是電磁感應(yīng)原理，即在封閉的磁場內(nèi)放置一個線圈，擺體的相對運(yùn)動速度與其線圈輸出呈正比。

　　不過，速度型地震計只能檢測到相對而言比較大的運(yùn)動量，目前，面對監(jiān)測范圍和精度的提升需求，新式地震加速度計應(yīng)用而生。

　　地震計內(nèi)部構(gòu)造示意圖，圖中左、右分別為地震計水平、垂直分向擺體

　　究其原因，是因為與速度型檢波器相比，在內(nèi)部擺體完全靜止時，速度型地震計基本不會有響應(yīng)，加速度計卻能夠檢測到擺體的某些運(yùn)動傾向，也就是加速度狀態(tài)。

　　因此，速度型檢波器只能檢測到相對而言比較大的運(yùn)動量，而加速度計可以檢測到極其微小的運(yùn)動量。

　　目前，伺服加速度傳感器被廣泛的應(yīng)用在地震計當(dāng)中，因具備線性響應(yīng)好、工作狀態(tài)穩(wěn)定等優(yōu)點，這種地震加速度傳感器測量的位移在低頻的時候也會非常靈敏，而這也是目前應(yīng)用廣泛的寬頻帶和甚寬頻地震計的核心工作原理。

　　地震預(yù)警的作用

　　地震預(yù)警只有短短幾秒鐘或者幾十秒鐘，時間確實很短，但作用卻相當(dāng)巨大。

　　舉個列子，有3秒鐘的時間，小朋友們在學(xué)校就可以迅速的躲在桌子底下，在家里的可以躲在角落邊或者衛(wèi)生間去;而5秒鐘的時間，足以把一樓的人員疏散到樓外;10秒鐘的時間，一樓二樓都可以進(jìn)行疏散，也有足夠離開電梯的時間了。

　　對那些工程，化工廠、核電站來說，提前預(yù)警更為有用，比如，工程設(shè)施在收到1秒預(yù)警的時候，電磁閥可以關(guān)閉;2秒的預(yù)警時間，已經(jīng)可以讓核電站的核反應(yīng)堆緊急關(guān)停;3秒已經(jīng)可以讓很多化工廠處在安全狀態(tài)。

　　對地震預(yù)警而言，或者是地震導(dǎo)致的一些不安全的因素，如果能監(jiān)測到，提前幾秒鐘就可以解決很多的問題。理論研究表明，3秒的預(yù)警時間，可以減少人員傷亡14%;10秒減少39%;20秒減少63%。

　　雖然預(yù)警能夠一定程度上的減少傷亡和損失，并不能達(dá)到100%，畢竟大自然的災(zāi)難面前，這點時間太有限了，愿平安!