Группа ученых под руководством Бьондо Бьонди (Biondo Biondi), профессора геофизики Стэнфордского университета, США, показали, как можно использовать существующие оптоволоконные сети для мониторинга землетрясений — сама идея не нова, но раньше такие детекторы должны были быть защищены цементным корпусом. Метод может предоставить ученым гораздо более дешевый способ увеличить плотность датчиков землетрясений и улучшить прогнозирование. Подробно о своей разработке исследователи рассказали в заметке, опубликованной в IEEE Spectrum, а подробно — в геофизическом журнале The Leading Edge и в IEEE Signal Processing Magazine.
Ученые использовали 4,8-километровый (или 3-мильный) тестовый контур оптических волокон, установленных на кампусе в Стэнфорде, чтобы регистрировать вибрации, вызванные землетрясениями, и отличать их от вибраций, вызванных другими источниками, такими как проезжающие автомобили.
С сентября 2016 года группа записала 800 сейсмических событий, используя эту волоконно-оптическую сейсмическую обсерваторию, включая сигналы от недавнего землетрясения в Мексике и вибрации от взрыва на карьерах в этом районе. Волокна могут различать два типа сейсмических волн — P-волны (продольные) и S-волны (поперечные). Это важно для систем предупреждения о землетрясениях, поскольку P-волны движутся быстрее, но S-волны наносят больший урон.
Использование оптических волокон для мониторинга сейсмических событий —это стандартная процедура для нефтегазовых компаний, однако существующие технологии требуют стабилизации волокон, например, посредством прикрепления их к поверхности трубопровода или герметизации их в цементе. В проекте Бьонди использовались свободные волоконно-оптические кабели, проложенные внутри пластиковых труб, имитирующие стандартную оптоволоконную линию.
Как стабилизированные, так и свободные системы сейсмического мониторинга оптического волокна используют мелкие погрешности оптических волокон в качестве виртуальных датчиков. «Опросчик», установленный на одном конце линии, отправляет импульсы лазерного излучения в волокно и контролирует возвращающиеся импульсы — обратное рассеяние. Изменения в сроках обратного рассеяния происходят, когда волокно растягивается и сжимается — иными словами, когда земля движется во время землетрясения.
[Фотография: Berkeley Lab]
