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光纤传感器是目前最好的地震监测手段

2013-05-04 09:23
蓝林笑生
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  汶川8.0级大地震造成的巨大人员伤亡及财产损失,让地震预测重新成为科学界乃至整个社会关注的热点。

  在5月19日紧急召开的“四川汶川特大地震发生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”的工作;同时应使用多学科综合前期预警整体思维预测地震的方法,比如使用次声波、地应力、地电脉冲、大地微动等预测地震,提高地震的预测水平。

  “由于具有长距离遥测、耐恶劣环境(可耐500℃以上高温)、灵敏度高、易于联网等突出优点。光纤传感器可能是目前最好的地震监测手段,一旦在地震带附近建立起永久的可以监测地震的光纤传感器网络,就可以及时地监测地下的异常情况,对可能发生的地震发出预警,最大可能地避免人员伤亡和财产损失。”长期从事光纤传感器研究的电子科技大学通讯学院院长饶云江教授说。

  蓬勃发展的光纤传感器研究

  现代信息技术是由信息的采集、传输和处理技术组成,因此传感器、通信和计算机技术成为信息技术的三大支柱。光导纤维的发明问世,是世界科技史上的一项重大成果,在信息领域引起了一系列现代科学技术革命,其最大的成功应用之一就是光纤通信和光纤传感。

  近年来,传感器朝着微型化、数字化、智能化、网络化的方向发展,在这一过程中,光纤传感器这个传感器家族的新成员备受青睐。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、耐腐蚀等众多优异的性能,能够对应变、压力、温度、振动、声场、折射率、加速度、电压、气体等各种参数进行精确测量,能够适应极端恶劣的环境。同时,由于光纤传输损耗低、频带宽,使得光纤传感器在组网和传输距离方面,与传统的传感器相比具有无可比拟的优势。

  饶云江说,光纤传感器可埋入温度高达250℃以上的地层深处,因此可测量距离达数百公里。可用于检测地震波、地质板块内部应力、温度、位移和倾斜、地下流体压力、地下磁场等地下物理量的动态变化。

  正是由于光纤传感器具有许多独特优势,可以解决许多传统传感器无法解决的测量问题,故自从它问世以来,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领域。

  应用于地震监测已具技术基础

  在国家杰出青年科学基金、国家自然科学重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领域进行了广泛而深入的研究,解决了诸多重点和难点问题,他们的研究成果为把光纤传感器应用于地震监测领域打下了坚实的基础。

  据饶云江介绍,在光纤多参数传感的研究方面,随着科学技术的发展,在许多重要场合中,需要同时测量两个或两个以上参数的变化。例如,智能材料与结构健康监测中的应变、振动与温度同时测量,地震中地质板块内部应力、温度、位移和倾斜以及振动、地下流体压力、地下磁场等地下物理量;石油、天然气开采中的压力、温度与流量同时测量等。因而应用复合光纤传感器实现多参数的同时,测量技术不仅是光纤传感领域也是传感器大领域中一个十分重要、具有挑战性的科学研究课题。

  为了解决这个问题,饶云江课题组首次在国际上提出了系列光纤多参数传感方法,应用集成式传感器实现多种参数同时测量的新方法。

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