Возможности и перспективы использования распределенных оптоволоконных датчиков в геофизике

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Приведен краткий обзор применений распределенных акустических сенсоров для решения геофизических и сейсмометрических задач. Получены теоретические оценки и экспериментальные измерения уровня собственных шумов в распределенных акустических сенсорах, в том числе на субгерцевых частотах. Проведено численное моделирование, позволяющее количественно оценить мощность низкочастотного шума (связанного с медленным изменением температуры зондируемого волокна) в сигнале распределенных акустических сенсоров. Полученные результаты дополнены теоретическими оценками спектральной мощности сигнала от удаленного землетрясения, они демонстрируют важность учета температурных эффектов в волокне при планировании экспериментов, связанных с регистрацией слабых сейсмических событий.

About the authors

С. Никитин

ООО “Т8”; ООО “Фемтовижн”

Email: nikitin@t8.ru
Россия, 107076, Москва, ул. Краснобогатырская, 44, стр. 1; Россия, 107076, Москва, ул. Краснобогатырская, 44, стр. 1

К. Кислов

Институт теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН (ИТПЗ РАН)

Email: nikitin@t8.ru
Россия, 117997, Москва, ул. Профсоюзная, 84/32

Ю. Старовойт

ООО “Т8”

Email: nikitin@t8.ru
Россия, 107076, Москва, ул. Краснобогатырская, 44, стр. 1

Д. Бенгальский

ООО “Т8”

Email: nikitin@t8.ru
Россия, 107076, Москва, ул. Краснобогатырская, 44, стр. 1

Е. Спиридонов

ООО “Т8”

Email: nikitin@t8.ru
Россия, 107076, Москва, ул. Краснобогатырская, 44, стр. 1

Д. Харасов

ООО “Т8”

Email: nikitin@t8.ru
Россия, 107076, Москва, ул. Краснобогатырская, 44, стр. 1

Э. Фомиряков

ООО “Т8”; Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, физический факультет

Email: nikitin@t8.ru
Россия, 107076, Москва, ул. Краснобогатырская, 44, стр. 1; Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, 1, стр. 1

О. Наний

ООО “Т8”; Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, физический факультет

Email: nikitin@t8.ru
Россия, 107076, Москва, ул. Краснобогатырская, 44, стр. 1; Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, 1, стр. 1

В. Трещиков

ООО “Т8”

Email: nikitin@t8.ru
Россия, 107076, Москва, ул. Краснобогатырская, 44, стр. 1

References

  1. Ide S., Araki E., Matsumoto H. // Earth Planets Space. 2021. V. 73. P. 63. https://doi.org/10.1186/s40623-021-01385-5
  2. Shragge J., Yang J., Issa N., Roelens M., Dentith M., Schediwy S. // Geophys. J. Intern. 2021. V. 226. P. 564. https://doi.org/10.1093/gji/ggab111
  3. Fang G., Li Y.E., Zhao Y., Martin E.R. // Geophys. Res. Lett. 2020. V. 47. Art. e2019GL086115. https://doi.org/10.1029/2019GL086115
  4. Spica Z.J., Perton M., Martin E.R., Beroza G.C., Biondi B. // J. Geophys. Res. Solid Earth. 2020. V. 125. P. 1. https://doi.org/10.1029/2019JB018656
  5. Tonegawa T., Araki E., Matsumoto H., Kimura T., Obana K., Fujie G., Arai R., Shiraishi K., Nakano M., Nakamura Y., Yokobiki T., Kodaira S. // Geophys. Research Lett. 2022. V. 49. Iss. 4. Art. e2022GL098162. https://doi.org/10.1029/2022GL098162
  6. Smolinski K., Paitz P., Bowden D., Edme P., Kugler F., Fichtner A. // EGU General Assembly, 2020. EGU2020-8225. https://doi.org/10.5194/egusphere-egu2020-8225
  7. Li Z., Shen Z., Yang Y., Williams E., Wang X., Zhan Z. // AGU Advances. 2021. № 2. Art. e2021AV000395. https://doi.org/10.1029/2021AV000395
  8. Binder G., Titov A., Liu Y., Simmons J., Tura A., Byerley G., Monk D. // Geophysics. 2020. V. 85. P. T225. https://doi.org/10.1190/geo2019-0819.1
  9. Hartog A.H. In Optical Fibre Sensors: Fundamentals for Development of Optimized Devices. / Eds. Del Villar I., Matias I.R. Hoboken. NJ. John Wiley & Sons. 2020. P. 151. https://doi.org/10.1002/9781119534730.ch6
  10. Naldrett G., Parker T., Shatalin S., Mondanos M. // First Break. 2020. V. 38. P. 71. https://doi.org/10.3997/1365-2397.fb2020012
  11. Popik S., Pevzner R., Bona A., Tertyshnikov K., Glubokovskikh S., Gurevich B. // Geophys. Prospect. 2021. V. 69. P. 842. https://doi.org/10.1111/1365-2478.13080
  12. Tribaldos V.R., Ajo-Franklin J.B. // J. Geophys. Res. Solid Earth. 2021. V. 126. Art. e2020JB021004. https://doi.org/10.1029/2020JB021004
  13. Agostinetti N.P., Villa A., Saccorotti G. // Solid Earth. 2022. V. 13. P. 449. https://doi.org/10.5194/se-13-449-2022
  14. Huff O., Lellouch A., Luo B., Jin G., Biondi B. // Lead. Edge. 2020. V. 39. P. 776. https://doi.org/10.1190/tle39110776.1
  15. Min R., Liu Z., Pereira L., Yang C., Sui Q., Marques C. // Opt. Laser Technol. 2021. V. 140. Art. 107082. https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2021.107082
  16. Lior I., Rivet D., Ampuero J.P., Sladen A., Barrientos S., Sánchez-Ollavaria R., Opazo G.A.V., Prado J.A.B. // Sci. Rep. 2023. V. 13. P. 424. https://doi.org/10.1038/s41598-023-27444-3
  17. Faucher F., de Hoop M.V., Scherzer O. // Geophysics. 2021. V. 86. P. R21. https://doi.org/10.1190/geo2020-0305.1
  18. Nayak A., Ajo-Franklin J. // Bull. Seismol. Soc. Amer. 2021. V. 111. P. 3432. https://doi.org/10.1785/0120210028
  19. Distributed acoustic sensing in geophysics: Methods and applications / Eds. Li Y., Karrenbach M., Ajo-Franklin J. 2022. Vol. 268. John Wiley & Sons. ISBN: 978-1-119-52179-2. https://doi.org/10.1002/9781119521808
  20. Lindsey N.J., Rademacher H., Ajo-Franklin J.B. // J. Geophys. Res.: Solid Earth. 2020. V. 125. Art. e2019JB018145. https://doi.org/10.1029/2019JB018145
  21. Jousset P., Reinsch T., Ryberg T., Blanck H., Clarke A., Aghayev R., Krawczyk C.M. // Nature commun. 2018. V. 9. P. 1. https://doi.org/10.1038/s41467-018-04860-y
  22. Kislov K.V., Gravirov V.V. // Seismic Instruments. 2022. V. 5. P. 485. https://doi.org/10.3103/S0747923922050085
  23. Brune, J. N. // J. Geoph. Res. 1970. V. 75. P. 4997. https://doi.org/10.1029/JB075i026p04997
  24. Aki K., Richards P. Quantitative Seismology. 2nd Ed. University Science Books. 2002. https://lccn.loc.gov/2002071360
  25. Ackerley N. // CSEG GeoConvention Vision. 2012. Article #90174.
  26. Borcherdt R.D., Johnston M.J.S., Glassmoyer G. // Bull. Seism. Soc. America. 1989. V. 79. P. 1006. https://doi.org/10.1785/BSSA0790041006
  27. Beavan R.J., Goulty N.R. // Geophys. J. Intern. 1977. V. 48. P. 293. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.1977.tb03673.x
  28. Hubbard P.G., Vantassel J.P., Cox B.R., Rector J.W., Yust M.B.S., Soga K. // Sensors. 2022. V. 22. P. 4589. https://doi.org/10.3390/s22124589
  29. Peterson J. Open-file report 93-322. U. S. Geological Survey, Albuquerque, New Mexico. 1993. http://opg.sscc.ru/attachments/073_ofr93-322.pdf
  30. Alekseev A.E., Tezadov Y.A., Potapov V.T. // Laser Phys. 2017. V. 27. P. 055101. https://doi.org/10.1088/1555-6611/aa6378
  31. Nikitin S., Fomiryakov E., Kharasov D., Nanii O., Treshchikov V. // J. Lightwave Technol. 2019. V. 38. P. 1446. https://doi.org/10.1109/JLT.2019.2952688
  32. Bertholds A., Dandliker R. // J. Lightwave Technol. 1988. V. 6. P. 17. https://doi.org/10.1109/50.3956
  33. Koheras BASIK – single-frequency fiber lasers. https://www.nktphotonics.com/products/single-frequency-fiber-lasers/koheras-basik/
  34. ORION 1550 nm Laser Module. https://rio-lasers.com/laser-products/
  35. Gorshko B.G., Alekseev A.E., Taranov M.A., Simikin D.E., Potapov V.T., Ilinskiy D.A. // Appl. Opt. 2022. V. 61. P. 8308. https://doi.org/10.1364/AO.468804
  36. Fomiryakov E., Kharasov D., Nikitin S., Nanii O., Treshchikov V. // J Lightwave Technol. 2021. V. 39. P. 5191. https://doi.org/10.1109/JLT.2021.3082263
  37. Nikitin S.P., Kuzmenkov A.I., Gorbulenko V.V., Nanii O.E., Treshchikov V.N. // Laser Phys. 2018. V. 28. P. 085107. https://doi.org/10.1088/1555-6611/aac714
  38. Shatalin S., Parker T., Farhadiroushan M. Distributed Acoustic Sensing in Geophysics: Methods and Applications. 2021. P. 1. https://doi.org/10.1002/9781119521808.ch1
  39. Фомиряков Э.А., Бенгальский Д.М., Харасов Д.Р., Наний О.Е., Никитин С.П., Трещиков В.Н. // Автометрия. 2023. Т. 59. № 1. С. 87. https://doi.org/10.15372/AUT20230109
  40. Global DAS monitoring month February 2023. https://www.norsar.no/in-focus/global-das-monitoring-month-february-2023. Wuestefeld A., Spica Z.J., Aderhold K. et al. // The Global DAS Campaign of 2023, submitted to Seismol. Res. Lett. (2023).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (246KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 С.П. Никитин, К.В. Кислов, Ю.О. Старовойт, Д.М. Бенгальский, Е.П. Спиридонов, Д.Р. Харасов, Э.А. Фомиряков, О.Е. Наний, В.Н. Трещиков

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies