分布式光纖聲學(xué)傳感監(jiān)測研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展
【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(chǎn)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(xué)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(shù)，可對地震波場進(jìn)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(shù)能感知非常寬頻的振動信號，被國內(nèi)外應(yīng)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(lǐng)域。
為了測試DAS在城市中進(jìn)行小規(guī)模地震監(jiān)測的可行性，南方海洋科學(xué)與工程廣東省實驗室(廣州)楊華勇教授團(tuán)隊聯(lián)合中國科學(xué)院南海海洋研究所徐敏研究員團(tuán)隊，基于自主研發(fā)的DAS監(jiān)測設(shè)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(jìn)行了為期一周的觀測實驗，并在分布式聲學(xué)傳感記錄城市環(huán)境噪聲研究領(lǐng)域取得突破。
基于地球物理環(huán)境噪聲干涉方法，研究團(tuán)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(guān)函數(shù)，且呈現(xiàn)明顯的正負(fù)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(guān)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(jī)械運行時間(6:00-21:00)同步出現(xiàn)。
結(jié)合噪聲互相關(guān)函數(shù)的時間變化特征和其反映的噪聲源空間特征，團(tuán)隊推測穩(wěn)定的DAS噪聲主要來源于建筑物內(nèi)部的機(jī)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(fù)雜環(huán)境下的振動進(jìn)行有效監(jiān)測。
該團(tuán)隊于2022年7月在廣東省河源市新豐江水庫布設(shè)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(yuǎn)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(jìn)行中。新豐江水陸纜布設(shè)經(jīng)驗和DAS信號處理技術(shù)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(guān)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(xué)報
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