[發(fā)明專利]一種分布式光纖三分量地震動測量裝置及測量方法

有效

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• 申請日: 2018-09-18
• 公開（公告）號: CN109188505B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發(fā)明（設計）人: 張程遠;萬文愷
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G01V1/00
• 分類號: G01V1/00;G01V1/18
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 李鵬;王敏鋒

本發(fā)明公開了一種分布式光纖三分量地震動測量裝置，包括與計算機連接的DAS調制解調儀，還包括在各個測點設置的光纖測量單元，各個測點對應的光纖測量單元串聯(lián)后通過首端光纖連接段與DAS調制解調儀連接，光纖測量單元包括串聯(lián)的南分量光纖繞環(huán)段、東分量光纖繞環(huán)段和上分量光纖繞環(huán)段，本發(fā)明還公開了一種分布式光纖三分量地震動測量方法，本發(fā)明對地震動信號的計算實時、準確，依靠分布式光纖技術的高空間采樣特性，得到空間上密集的三分量地震動信號采集能力，對地下結構的精細成像性分析非常有利。觀測速度快，并能夠提供大量測點，得到高空間密度、高時間密度的信號數(shù)據(jù)。

技術領域

本發(fā)明屬于震動測量領域，更具體涉及一種分布式光纖三分量地震動測量裝置，還涉及一種分布式光纖三分量地震動測量方法，適用于地鐵隧道等地下工程和城市道路等地面工程的震動觀測。

背景技術

地球表面接收到的震動信號，可以帶來地球內部介質的有用信息。工程上應用地震動信號，可以計算得到地下結構的三維估算模型。地質模型的準確程度，與震動信號的質量和空間位置相關。若要得到精細結構的成像，就需要高空間密度的震動信號采集網絡。

地震動的測量一般采用動圈式或壓電式地震儀。利用線圈切割磁力線原理和壓電效應，測量傳導到儀器殼體結構上的震動/運動。傳統(tǒng)的三分量地震儀往往適合稀疏型的野外布設和觀測，數(shù)據(jù)需取回室內再進行分析。由于單個傳感器的價格高，在許多需要高空間密度測量和實時分析的場合，比如交通隧道、礦山巷道等長線型小尺度的工程監(jiān)測中，難以組建密集臺陣開展長期實時監(jiān)測。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是在于提供一種分布式光纖三分量地震動測量裝置，還提供一種分布式光纖三分量地震動測量方法，便于數(shù)據(jù)采集與實時分析，有利于地下工程圍巖高密度測量和實時分析研究。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

一種分布式光纖三分量地震動測量裝置，包括與計算機連接的DAS調制解調儀，還包括在各個測點設置的光纖測量單元，各個測點對應的光纖測量單元串聯(lián)后通過首端光纖連接段與DAS調制解調儀連接，

光纖測量單元包括串聯(lián)的南分量光纖繞環(huán)段、東分量光纖繞環(huán)段和上分量光纖繞環(huán)段，

南分量光纖繞環(huán)段、東分量光纖繞環(huán)段和上分量光纖繞環(huán)段均為非閉合的正圓環(huán)形，南分量光纖繞環(huán)段的中心垂直線平行于南北方向、東分量光纖繞環(huán)段的中心垂直線平行于東西方向、上分量光纖繞環(huán)段的中心垂直線位于垂直方向，

首端光纖連接段的長度為DAS調制解調儀2的DAS積分值讀取段長度ΔL的整數(shù)倍，

南分量光纖繞環(huán)段、東分量光纖繞環(huán)段、上分量光纖繞環(huán)段的長度均為DAS調制解調儀2的DAS積分值讀取段長度ΔL。

一種分布式光纖三分量地震動測量方法，包括以下步驟：

步驟1、建立XYZ坐標系，其中，X軸的正軸指向正東方，Y軸的正軸指向正南方、Z軸的正軸指向垂直向上方向；

步驟2、在計算機1控制下，在同一記錄時刻，通過DAS調制解調儀2讀取測點的光纖測量單元的南分量光纖繞環(huán)段對應的XZ平面上的震動信號幅度值A_s-xz，東分量光纖繞環(huán)段對應的YZ平面震動信號幅度值A_e-yz，上分量光纖繞環(huán)段對應XY平面震動信號幅度值A_u-xy，