光纤传感器能猜测地震吗?
汶川8.0级大地震形成的巨大人员伤亡及财产损失,让地震猜测从头成为科学界甚至整个社会重视的热门。
在5月19日紧急召开的“四川汶川特大地震发作机理及后续灾情科学分析”的香山科学会议上,许多学者都提出对地震进行“群测群防”的作业;一起应运用多学科归纳前期预警全体思想猜测地震的办法,比方运用次声波、地应力、地电脉冲、大地微动等猜测地震,进步地震的猜测水平。
“因为具有长间隔遥测、耐恶劣环境(可耐500℃以上高温)、灵敏度高、易于联网等杰出长处。光纤传感器或许是现在最好的地震监测手法,一旦在地震带邻近树立起永久的能够监测地震的光纤传感器网络,就能够及时地监测地下的异常情况,对或许发作的地震宣布预警,最大或许地防止人员伤亡和财产损失。”长时间从事光纤传感器研讨的电子科技大学通讯学院院长饶云江教授说。
蓬勃展开的光纤传感器研讨
现代信息技能是由信息的收集、传输和处理技能组成,因而传感器、通讯和计算机技能成为信息技能的三大支柱。光导纤维的创造面世,是国际科技史上的一项重大效果,在信息范畴引起了一系列现代科学技能革命,其最大的成功使用之一便是光纤通讯和光纤传感。
近年来,传感器朝着微型化、数字化、智能化、网络化的方向展开,在这一过程中,光纤传感器这个传感器宗族的新成员备受喜爱。光纤传感器具有抗电磁干扰和原子辐射、重量轻、体积小、绝缘、耐高温、耐腐蚀等很多优异的功能,能够对应变、压力、温度、振荡、声场、折射率、加速度、电压、气体等各种参数进行准确丈量,能够习惯极点恶劣的环境。一起,因为光纤传输损耗低、频带宽,使得光纤传感器在组网和传输间隔方面,与传统的传感器比较具有无与伦比的优势。
饶云江说,光纤传感器可埋入温度高达250℃以上的地层深处,因而可丈量间隔达数百公里。可用于检测地震波、地质板块内部应力、温度、位移和歪斜、地下流体压力、地下磁场等地下物理量的动态改变。
正是因为光纤传感器具有许多共同优势,能够处理许多传统传感器无法处理的丈量问题,故自从它面世以来,就被广泛地用于医疗、交通、电力、机械、石油化工、航空航天、地质和岩土工程等各个范畴。
使用于地震监测已具技能根底
在国家杰出青年科学基金、国家自然科学要点基金和国家自然科学基金面上项目的支持下,饶云江带领他的课题组在光纤传感器范畴进行了广泛而深化的研讨,处理了许多要点和难点问题,他们的研讨效果为把光纤传感器使用于地震监测范畴打下了坚实的根底。
据饶云江介绍,在光纤多参数传感的研讨方面,跟着科学技能的展开,在许多重要场合中,需求一起丈量两个或两个以上参数的改变。例如,智能资料与结构健康监测中的应变、振荡与温度一起丈量,地震中地质板块内部应力、温度、位移和歪斜以及振荡、地下流体压力、地下磁场等地下物理量;石油、天然气挖掘中的压力、温度与流量一起丈量等。因而使用复合光纤传感器完成多参数的一起,丈量技能不仅是光纤传感范畴也是传感器大范畴中一个十分重要、具有应战性的科学研讨课题。
为了处理这个问题,饶云江课题组初次在国际上提出了系列光纤多参数传感办法,使用集成式传感器完成多种参数一起丈量的新办法。
此外,还将集成式光纤传感器使用于国防和大型桥梁的健康监测之中。现在,该类传感器已成功使用于重庆市5座大桥的安全实时监测,该类光纤传感在土木工程结构中使用所取得的经历关于展开地震监测对错常有协助的。
杰出的组网才能是新一代光纤传感器的特征之一,针对这个应战,饶云江课题组在国际上初次提出根据复用办法的大容量光纤传感器网络,经过将传统的光纤传感器改造为腔长可达数毫米的传感器,再结合某些科学办法,树立具有复用1000个以上光纤传感器才能的网络,然后在国际上首先处理了传统光纤传感器复用才能差的瓶颈,为该类传感器的大规模使用奠定了技能根底。该类传感器现在正使用于输油(气)管道的健康安全监测。
该课题组还把超长间隔光纤传感变为实践。超远间隔遥测是新一代光纤传感器的别的一个特征,怎么完成100公里以上的丈量间隔是光纤传感范畴的又一个应战。面临这个应战,饶云江课题组又在国际上初次制备了具有250公里的超长间隔丈量才能的丈量体系,并且该体系已作为光纤围栏在重要设备安全防护、反恐中得到实践使用,并可望在地震监测中取得重要使用。
别的,在微纳光纤传感技能研讨方面,饶云江课题组也取得了重大突破。他们处理了惯例电类传感器在耐恶劣环境才能方面存在的许多问题。
饶云江课题组许多相关效果已成功用于监测桥梁的应力、位移、歪斜及振荡,并已产业化,因而具有很好的根底。 (完)