В паре недавно опубликованных работ команда во главе с исследователем Berkeley Lab Джонатаном Аджо-Франклином объявила, что они успешно объединились, технология, названная «, распределила акустическое ощущение», которое измеряет сейсмические волны, используя волоконно-оптические кабели, с новыми методами обработки, чтобы позволить надежный сейсмический контроль, достигая результатов, сопоставимых с тем, что могут измерить обычные сейсмометры.«У этого есть огромный потенциал, потому что Вы можете просто вообразить долгие отрезки волокон, превращаемых в крупную сейсмическую сеть», сказал Шань Доу, постдокторант Berkeley Lab. «Идея состоит в том, что при помощи волокна, которое может быть похоронено метрополитен в течение долгого времени, мы можем преобразовать транспортный шум или другие окружающие колебания в применимые сейсмические сигналы, которые могут помочь нам наблюдать поверхностные изменения, такие как таяние вечной мерзлоты и колебания уровня грунтовой воды».Доу – ведущий автор «Распределенного Акустического Ощущения для Сейсмического Контроля Близкой Поверхности: Появляется Тематическое исследование Интерферометрии Транспортного шума», которое было издано в сентябре в Научных Отчетах Природы и проверило технику для контроля Земли почти. Позже, группа Аджо-Франклина опубликовала последующее исследование во главе с аспирантом УКА Беркли Нейтом Линдси, «Волоконно-оптические Наблюдения Сети за Землетрясением Wavefields», в Geophysical Research Letters (GRL), которые демонстрируют жизнеспособность использования волоконно-оптических кабелей для обнаружения землетрясения.
Что такое темное волокно?Темное волокно относится к неиспользованному волоконно-оптическому кабелю, которого есть избыток благодаря огромному стремлению установить кабель в начале 1990-х телекоммуникационными компаниями.
Так же, как кабели были похоронены метрополитен, технология для передачи данных значительно улучшилась так, чтобы было необходимо меньше кабелей. Есть теперь плотные коридоры темного волокна, перекрещивающего всю страну.
Распределенное акустическое ощущение (DAS) – новая технология, которая измеряет сейсмические wavefields, стреляя в короткие лазерные импульсы через длину волокна. «Основная идея, лазерный свет рассеян крошечными примесями в волокне», сказал Аджо-Франклин. «Когда волокно будет искажено, мы будем видеть искажения в backscattered свете, и от этих искажений, мы можем иметь размеры, как само волокно сжимают или тянут».Используя испытательное множество они установили в Ричмонде, Калифорния – с волоконно-оптическим кабелем, помещенным в мелкую L-образную траншею, одну ногу приблизительно 100-метровой параллели к дороге и другому перпендикуляру – исследователи проверили, что могли использовать сейсмические волны, произведенные городским движением, такие как автомобили и поезда, к изображению, и контролировать механические свойства мелких слоев почвы.Измерения дают информацию о том, насколько «мягкий» почва в любом данном пункте, позволяя вывести большую информацию о свойствах почвы, таких как ее содержание воды или структура. «Вообразите в обтяжку – это может сжать или шевелиться», сказал Аджо-Франклин. «Те соответствуют различным способам, которыми Вы можете сжать почву, и сколько энергии требуется, чтобы уменьшить ее объем или постричь его».Он добавил: «Опрятная вещь об этом состоит в том, что Вы делаете измерения через каждую небольшую единицу волокна.
Все размышления возвращаются Вам. Зная всех их и зная, сколько времени это берет для лазерного света, чтобы поехать назад и вперед на волокне, Вы можете отступить, что происходит в каждом местоположении.
Таким образом, это – действительно распределенное измерение».Доказав понятие при условиях, которыми управляют, команда заявила, что они ожидают, что техника будет работать над множеством существующих телекоммуникационных сетей, и они в настоящее время проводят последующие эксперименты через Калифорнию, чтобы продемонстрировать это. Продолжающееся исследование на Аляске также исследует ту же самую технику для контроля стабильности арктической вечной мерзлоты.Добавленный Доу: «Мы можем контролировать почти поверхность действительно хорошо при помощи только транспортного шума.
Это могли быть колебания уровней грунтовой воды или изменения, которые могли обеспечить дальние обнаружения для множества geohazards, такие как таяние вечной мерзлоты, формирование обрушения грунта и полные победы».Используя волокно для обнаружения землетрясенияОсновываясь на пяти годах Беркли, ведомого Лабораторией исследование, исследуя использование ДЕСЯТИ КУБОМЕТРОВ для контроля недр, используя неземлетрясение сейсмические источники, группа Аджо-Франклина теперь попыталась выйти за границы возможного и показала, что ДЕСЯТЬ КУБОМЕТРОВ – мощный инструмент для землетрясения, контролирующего также.В исследовании GRL во главе с Линдси в сотрудничестве со Стэнфордским аспирантом Эйлин Мартин исследовательская группа провела измерения, используя метод ДЕСЯТИ КУБОМЕТРОВ на волоконно-оптических множествах в трех местах – два в Калифорнии и один на Аляске.
Во всех случаях ДЕСЯТЬ КУБОМЕТРОВ, оказалось, была сравнительно чувствительна к землетрясениям как обычные сейсмометры, несмотря на ее более высокий уровень шума. Используя множества ДЕСЯТИ КУБОМЕТРОВ, они собрали каталог местных, региональных, и отдаленных землетрясений и показали, что обработка методов могла использовать в своих интересах много каналов ДЕСЯТИ КУБОМЕТРОВ, чтобы помочь понять, где землетрясения происходят из.Аджо-Франклин сказал, что темное волокно имеет преимущество того, чтобы быть почти повсеместным, тогда как традиционные сейсмометры, потому что они дорогие, редко установлены, и подводные установки особенно недостаточны. Кроме того, волокно допускает плотную пространственную выборку, означающие точки данных – только метры обособленно, тогда как сейсмометры, как правило, отделяются многими километрами.
Линдси добавил: «Волокно имеет много последствий для обнаружения землетрясения, местоположения и дальнего обнаружения. Волокно выходит в океане, и все кончено земле, таким образом, эта технология увеличивает вероятность, что датчик около разрыва, когда землетрясение происходит, который переводит на нахождение небольших событий, улучшенных местоположений землетрясения, и дополнительное время для дальнего обнаружения».
Бумага GRL отмечает другое возможное применение использования темного волокна, включая городской сейсмический анализ риска, глобальное сейсмическое отображение, офшорное подводное обнаружение вулкана, ядерный контроль взрыва и характеристику микроземлетрясения.