Stanford University
fiber optic loop map

建设有光纤的“十亿传感器的地震观测站

通过KER比
时钟2017年10月19日

数以千计埋光纤英里的交错加州旧金山湾区提供高速上网和高清视频到足球外围网庭和企业。

比翁多·比昂迪在足球外围官网的地球物理学教授 School of Earth, Energy & Environmental Sciences,把那密集的网络变成一个廉价的“十亿传感器”天文台连续监测和研究地震的梦想。

在过去的一年,比昂迪的研究小组已经表明,它有可能扰动的光纤丝的摇晃转换成约地震事件的大小和方向的信息。

Seismograph reading
光纤地震观测台成功地检测到该上七重峰触击中央墨西哥8.2级地震。 8,2017年信贷:思源元。

研究人员已记录的那些地震摇晃在安装了足球外围官网校园的下方与由该公司提供的仪器称为激光询问器光纤的3英里环 optasense, 这是关于研究出版物的合着者。

“我们可以连续听 - 和听到好 - 使用预先存在已部署的电信目的光纤大地,”比昂迪说。

目前研究人员监测与地震仪的地震,这是比建议电信阵列更敏感,但其覆盖面是稀疏的,他们可以是具有挑战性的和昂贵的安装和维护,尤其是在城市地区。

相反,像一个比昂迪地震天文台提出将是相对便宜的操作。 “我们的网络中的光纤的每米的作用就像一个传感器,并且收费小于安装一美元,”比昂迪说。 “你将永远无法创建一个使用常规的地震仪用那种覆盖范围,密度及价格的网络。”

这样的网络将允许科学足球外围网研究地震,尤其是较小的,更详细,更迅速地比目前可能找准自己的来源。更大的传感器覆盖范围也将使地面应答更高分辨率的测量抖动。

“土木工程师可能需要他们了解建筑物及桥梁如何小地震响应来自数十亿传感器阵列,并使用该信息来设计,可以承受较大的建筑物摇晃了什么,”艾琳·马丁,一名研究生在比昂迪实验室说。

从反向散射信号

光纤约为人类头发的厚度纯玻璃的薄束。它们通常捆绑在一起以创建通过将电子信号转换成光长距离传输的数据信号的电缆。

比昂迪不是第一使用光纤来监测环境预想。称为分布式声感测(DAS)技术已经在监测的石油和天然气工业管道和油井的健康。

“如何DAS工作原理是,作为光沿着光纤行进时,它遇到在玻璃的各种杂质和弹回,”马丁说。 “如果光纤是完全固定的,即‘反向散射’信号总是看起来是一样的。但是如果纤维开始在某些领域伸展 - 由于振动或应变 - 信号的变化”

以前的实现这种声学感测的,然而,所要求的光学纤维进行昂贵固定于表面或在水泥包住以最大化与地面接触,并确保最高的数据质量。与此相反,斯坦福下比昂迪的项目 - 被称为光纤地震天文台 - 采用了相同的光纤作为电信公司,其位于不安全和自由浮动的空心塑料管内。

“人们不相信这会工作,”马丁说。 “他们总是假设非耦合光纤会产生太多的信号中的噪声是有用的”。

但由于在斯坦福光纤地震观测台在2016年9月,它已经记录开始操作和编录800多场活动,从人为活动和小,几乎没有感觉到当地的地震强大的,致命的灾难就像最近发生的地震袭击了超过2000英里远在墨西哥。在一个特别揭示的实验中,地下阵列拾取信号从两个小地方震1.6和1.8的量值。

“不出所料,两次地震有同样的波形或图案,因为它们来自同一个地方,但更大地震的幅度较大,”比昂迪说。 “这表明,光纤地震观测台可以正确地不同大小的地震进行区分。”

关键的是,该阵列也检测和两种不同类型的通过地球传播的波,称为P和S波的之间区分。 “我们的目标之一是促进早期地震预警系统。这将需要检测P波,这是一般损害较小的是S波到达,但更早的能力,”马丁说。

在斯坦福光纤地震天文台只是朝向显影海湾地区性地震网络的第一步,所述比昂迪,并且仍有许多困难需要克服,如证明该阵列可以在城市范围的规模操作。

媒体联系人

KER比

School of Earth, Energy & Environmental Sciences

650-723-9820,kerthan@stanford.edu

比翁多·比昂迪

School of Earth, Energy & Environmental Sciences

(650)723-1319,biondo@stanford.edu

艾琳·马丁

School of Earth, Energy & Environmental Sciences

ermartin@stanford.edu

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