8月6日2時33分,山東省德州市平原縣(北緯37.16度,東經(jīng)116.34度)發(fā)生5.5級地震,震源深度10千米。同時,北京、江蘇、安徽等地的不少網(wǎng)友表示,同樣感受到明顯震感。
大地震對于國家和人民都有著不可預估的影響,因此監(jiān)測地質活動,提前預警地震,加強人類抵御自然災害的風險尤為重要。斯坦福大學的研究表明,更廣泛的、更普遍的地震檢測網(wǎng)絡已經(jīng)在于我們的腳下,那就是通過承載高速互聯(lián)網(wǎng)的光纖電纜。
雖然光纖電纜的敏感度比不上專業(yè)地震儀,但是光纖電纜的經(jīng)濟性和普遍性有著巨大的優(yōu)勢,成本和安裝鋪設難度更低,可以為地震的研究提供更大的便利。一種基于分布反饋的(DFB)光纖激光器作為傳感元件的地震波傳感器具有極大的應用前景。
光纖具有體積小、重量輕、本征絕緣和抗電磁干擾等優(yōu)點,普遍應用于光通信和光傳感領域。
光纖可以傳感,一般是因為科研工作者們在光纖上加工了特殊的結構,特殊的結構對光波的傳輸起到了濾波的作用(可以理解為反射或者投射一部分信號光用于傳感)。比如加了周期性折射率變化的結構就制成了光纖光柵(FBG)。
而兩個匹配的光柵和摻稀土有源光纖組成一個法布里-珀羅( F-P)諧振腔。
在光柵帶通濾波和法布里-珀羅腔選頻的共同作用下,有源光纖中在抽運激光作用下產(chǎn)生的寬帶熒光譜中的特定部分在腔內來回反射的同時得到不斷放大,最終形成激光。
待測信號作用在激光器上引起激光頻率變化, 采用偏振無關的非平衡邁克耳孫光纖干涉儀將激光頻率變化轉化為干涉儀相位變化。干涉儀輸出的信號經(jīng)過光電轉換后,用采集卡轉換為數(shù)字信號輸入計算機,最后利用改進的歸一化相位載波( PGC)解調技術, 實現(xiàn)信號的高分辨率解調。
DFB光纖激光器具有極窄的線寬,結合高分辨率的干涉式波長位移解調技術,能夠得到極高的探測分辨率。光纖激光型地震檢波器既具有光纖光柵檢波器波長編碼(即可以實現(xiàn)單纖16波長DFB光纖激光器陣列作業(yè))、抗干擾能力強、探頭尺寸小、易于組網(wǎng)的優(yōu)點,又具有干涉型檢波器靈敏度極高的優(yōu)點,因而有望在地震監(jiān)測中擔當重任。
不過目前地震預測還只能提前十幾秒或者數(shù)十秒,我們還是要學會如何在突發(fā)地震中保護好自己。
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