科學(xué)家用光纖建造一個具有“10億個傳感器”的新型地震觀測臺
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上圖顯示的位置是一個長度約為3英里的8字形環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其中利用光學(xué)纖維填充，這是斯坦福大學(xué)校園最新的一個光纖聲光地震觀測項目實驗。 zMSwU]4I!
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數(shù)千英里深埋的光纖縱橫交錯的加利福尼亞舊金山灣地區(qū)，為其中提供的高速互聯(lián)網(wǎng)和高清視頻寬帶連接到家庭和企業(yè)。 =H{<}>W'
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Biondo Biondi是一個斯坦福大學(xué)地球物理能源與環(huán)境科學(xué)的教授，他將密集的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計為一個廉價的具有“十億傳感器”的天文臺連續(xù)監(jiān)測和地震研究的平臺。 0L}`fYf
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在過去的一年中，Biondi的團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，將光纖的擾動事件和地震的數(shù)量和方位信息相連接形成相互關(guān)系是可能的。 +~8Lc'0aA
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研究人員已利用3英里長距離環(huán)狀光纖記錄了這些地震擾動事件，光纖結(jié)構(gòu)安裝在斯坦福大學(xué)校園地下，安裝是通關(guān)一種叫做地震記錄機(jī)的儀器記錄的，儀器由OptaSense公司提供，該公司也是這個最新論文的合著者。 *!QmYH5r0
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Biondi說：“我們可以不斷地收聽和收聽地球運(yùn)行狀態(tài)，而使用的是目前已經(jīng)用于電信通信目的的現(xiàn)有光纖。 0#V"
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目前研究人員監(jiān)測地震的地震儀，它比該電信陣列更敏感，但其覆蓋范圍比較稀疏，而后者的安裝和維護(hù)是具有挑戰(zhàn)性的且十分昂貴，特別是在城市地區(qū)。 cv '8_3
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相比之下，像Biondi提出的這后在那個新型地震觀測站相對來說是相對便宜的。Biondi說：“我們網(wǎng)絡(luò)中的每一米光纖都像一個傳感器，安裝成本不到1美元。你將永遠(yuǎn)無法創(chuàng)建一個類似的傳統(tǒng)的地震儀能有如此大覆蓋網(wǎng)絡(luò)、密度和價格的特性�！� lNX*s
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這樣的網(wǎng)絡(luò)能夠讓科學(xué)家更詳細(xì)地研究地震情況，尤其是小地震，并能準(zhǔn)確地查明地震源。更大的傳感器覆蓋率也能使地面實現(xiàn)響應(yīng)更高分辨率大的震動測量。 ,DFN:uf=l
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Biondi實驗室的研究生Eileen Martin說：“土木工程師們可以從這些建筑物和橋梁對數(shù)十億傳感器陣列中的小地震作出反應(yīng)，并利用這些信息來設(shè)計能夠承受更大震動的建筑物�！� %]P{)*y-?
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上圖為這種光纖地震觀測臺成功地探測到今年9月8日在墨西哥中部發(fā)生的8.2級地震。 9\8ektq} Z
來自后向散射的信號 mERk C,$
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光纖是種純玻璃束，厚度約為人類頭發(fā)的粗細(xì)。它們通常被捆綁在一起，形成一種光纜結(jié)構(gòu)，通過將電子信號轉(zhuǎn)換成光，遠(yuǎn)距離傳輸數(shù)據(jù)信號。 e$9a9twl
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Biondi不是第一個設(shè)想用光纖監(jiān)測環(huán)境的人。一種被稱為分布式聲學(xué)傳感（DAS）的技術(shù)已經(jīng)用于監(jiān)測石油和天然氣工業(yè)中管道和壁的健康狀況。Martin說：“DAS的工作原理是，當(dāng)光沿著纖維傳播時，它會碰到玻璃中的各種雜質(zhì)并反彈回來。如果纖維是完全靜止的，那么‘后向散射’信號看起來總是一樣的。但如果纖維在某些區(qū)域由于振動或應(yīng)變而開始伸長，信號就會發(fā)生變化。” Ag8/%a~(
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