本報(bào)訊 記者王樺楠報(bào)道 10月22日，分布式光纖傳感技術(shù)應(yīng)用展示會(huì)在北京召開。中國(guó)科學(xué)院院士、地球物理學(xué)家、中國(guó)地震局科技委主任陳颙介紹了中國(guó)地震局與中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)聯(lián)合開展的分布式光纖傳感技術(shù)試驗(yàn)應(yīng)用總體情況。據(jù)了解，分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)(DTS)和分布式光纖聲波/振動(dòng)傳感系統(tǒng)(DAS)在地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣泛，DTS可監(jiān)測(cè)地震孕育發(fā)生過程中可能的溫度變化，DAS可檢測(cè)到光纖因地震波產(chǎn)生應(yīng)變所造成的被拉伸或壓縮信號(hào)，繼而獲得地震波信息。
近年來，光纖除應(yīng)用于通信領(lǐng)域外，因其無需供電、耐高溫高壓、可分布式測(cè)量及長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，還被作為傳感器用于測(cè)量應(yīng)力和溫度等物理量。但這項(xiàng)新技術(shù)的核心設(shè)備--光信號(hào)調(diào)制解調(diào)主要依賴進(jìn)口，國(guó)外設(shè)備不僅價(jià)格高昂，而且我國(guó)進(jìn)口受到諸多限制。
2021年，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)與中國(guó)地震局合作研制出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的分布式光纖聲波/振動(dòng)傳感系統(tǒng)，利用現(xiàn)有通信光纜進(jìn)行地震監(jiān)測(cè)和地下空間探測(cè)。為推動(dòng)儀器研發(fā)與需求相結(jié)合，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家研究中心陳旸、趙東鋒團(tuán)隊(duì)，地球和空間科學(xué)學(xué)院王寶善、姚華建團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所張曉東、王偉君團(tuán)隊(duì)，通過對(duì)激光光源、核心算法等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)，研制出包括激光光源系統(tǒng)、信號(hào)解調(diào)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等模塊的分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)溫度范圍為-20攝氏度至150攝氏度，監(jiān)測(cè)長(zhǎng)度為20公里，測(cè)溫精度為0.1攝氏度，空間分辨率為1米，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
據(jù)陳颙介紹，DTS和DAS在地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣泛。DTS的光纖傳感器可隨鉆頭深入溫度高達(dá)數(shù)百攝氏度的地下，利用反向拉曼散射的溫度敏感性，監(jiān)測(cè)地震孕育發(fā)生過程中可能的溫度變化。DAS通過監(jiān)測(cè)光纖中背向瑞利散射光的變化繼而得到地震波信息。
目前，聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)在地震局院內(nèi)埋設(shè)了600多米環(huán)形光纖，接入自主研制的DAS和DTS，相當(dāng)于架設(shè)了1600臺(tái)振動(dòng)和溫度傳感器開展相關(guān)觀測(cè)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明:DTS觀測(cè)與室外地面溫度趨勢(shì)高度一致，精度達(dá)0.1攝氏度。DAS記錄到10月15日內(nèi)蒙古赤峰4.7級(jí)地震波形數(shù)據(jù)，與傳統(tǒng)短周期地震儀觀測(cè)一致性良好，為在城市地區(qū)開展地震密集/超密集臺(tái)陣觀測(cè)提供了新的解決思路，是現(xiàn)有監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的有益補(bǔ)充。
該聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)表示，自主研發(fā)的DTS可進(jìn)行實(shí)時(shí)高精度溫度監(jiān)測(cè)，除滿足地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)領(lǐng)域需求外，還可用于其他對(duì)溫度監(jiān)測(cè)需求較高的領(lǐng)域，如冰雪運(yùn)動(dòng)賽道場(chǎng)地溫度監(jiān)測(cè)等。
【來源:中國(guó)應(yīng)急管理報(bào)】
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