Die Karte zeigt die Position einer 3-Meilen-Schleife aus optischen Fasern Abbildung 8, die unter dem Stanford-Campus als Teil des faseroptischen seismischen Observatoriums installiert ist. Bildnachweis: Stamen Design und Victoria and Albert Museum Stanford News Service
Im letzten Jahr haben Erdbeben in verschiedenen Teilen der Welt Verwüstungen angerichtet. Zentral- und Südwestmexiko erlebten eine verheerende Naturkatastrophe, als ein Erdbeben der Stärke 7,1 Mexiko-Stadt traf und Hunderte von Menschen tötete.
Da die Beben immer stärker werden, suchen Wissenschaftler nach innovativen Wegen, um die frühesten Rumpelgeräusche eines riesigen Erdbebens zu erkennen. Kürzlich verwenden Forscher der Stanford University optische Fasern, die im Allgemeinen Daten wie Hochgeschwindigkeitsinternet und HD-Video übertragen, um auch zu beobachten, was um sie herum geschieht, einschließlich seismischer Aktivitäten.
Biondo Biondi, Professor für Geophysik an der Stanford School of Earth, Energy & Environmental Sciences, hat mit einer 4,8 Kilometer langen Testschleife aus optischen Fasern gearbeitet, die auf dem Universitätscampus installiert wurde, um durch Erdbeben verursachte Schwingungen aufzuzeichnendas Gebiet.
Optische Fasern sind Stränge aus reinem Glas in Echthaargröße, die normalerweise zu Kabeln gebündelt werden, um Datensignale über große Entfernungen zu übertragen, die diese elektronischen Signale in Licht umwandeln.
Bisher haben Biondo und sein Team 800 seismische Ereignisse mit diesem Glasfasersystem aufgezeichnet. mit Instrumenten, die vom Unternehmen als Laserabfrager bezeichnet werden OptaSense, ist Mitautor von Veröffentlichungen über die Forschung. Seit September 2016 haben sie Signale vom Erdbeben in Mexiko und Vibrationen von Explosionen in Steinbrüchen in der Region festgestellt.
"Wie erwartet hatten beide Erdbeben dieselbe Wellenform oder dasselbe Muster, weil sie vom selben Ort stammten, aber die Amplitude des größeren Bebens war größer", sagte Biondi. "Dies zeigt, dass das faseroptische seismische Observatorium korrekt unterscheiden kannBeben unterschiedlicher Stärke. "
Die Fasern können zwischen zwei Arten von Erdbebenwellen unterscheiden, indem sie als P-Wellen und S-Wellen klassifiziert werden. P-Wellen breiten sich schneller aus und S-Wellen verursachen mehr Schaden.
Ein faseroptisches Sensorsystem ist keine neue Technologie. Viele Öl- und Gasunternehmen verwenden es als Standardbetriebsverfahren, das als DAS oder Distributed Acoustic Sensing bezeichnet wird.
"DAS funktioniert so, dass das Licht auf seinem Weg entlang der Faser auf verschiedene Verunreinigungen im Glas trifft und zurückprallt", sagte Eileen Martin, eine Doktorandin des Projekts. in einer Erklärung. "Wenn die Faser vollständig stationär wäre, würde dieses Rückstreusignal immer gleich aussehen. Wenn sich die Faser jedoch in einigen Bereichen - aufgrund von Vibrationen oder Belastungen - zu dehnen beginnt, ändert sich das Signal."
Der Unterschied zwischen dem Prozess des Energiesektors und dem von Biondi besteht jedoch in der Stabilisierung. Öl und Gas verbinden normalerweise Fasern mit einer Oberfläche einer Rohrleitung oder verfestigen sie in Zement. Biondi verwendete jedoch frei schwebende Glasfaserkabel, die in Kunststoffrohren verlegt wurden, ähnlich einer Standardinstallation für optische Kommunikation.
Sowohl stabilisierte als auch freie Systeme nutzen diese angeborenen Verunreinigungen in optischen Fasern.
Als faseroptisches seismisches Observatorium bezeichnet, behaupten Forscher, dass das System auch billiger zu betreiben ist. Derzeit sind Seismometer die einzigen Geräte zur Überwachung von Erdbeben. Sie sind zwar empfindlicher als das Telekommunikationsarray von Biondi, haben jedoch eine geringe Abdeckung und können teuer seinsowohl installieren als auch warten.
"Jeder Meter Glasfaser in unserem Netzwerk fungiert als Sensor und kostet weniger als einen Dollar für die Installation", sagte Biondi. "Mit herkömmlichen Seismometern mit dieser Art von Abdeckung, Dichte und Dichte können Sie niemals ein Netzwerk erstellen."Preis."
Das Observatorium ist noch weit von der Entwicklung eines stadtweiten seismischen Netzwerks entfernt, da noch bürokratische Hürden zu überwinden sind, beispielsweise der Nachweis, dass das Array innerhalb einer städtischen Infrastruktur betrieben werden kann.
Via : IEEE-Spektrum , Stanford News Service.