Возможности и перспективы использования распределенных оптоволоконных датчиков в геофизике

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

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.

Об авторах

С. П. 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. В. Кислов

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

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

Ю. О. Старовойт

ООО “Т8”

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

Д. М. Бенгальский

ООО “Т8”

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

Е. П. Спиридонов

ООО “Т8”

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

Д. Р. Харасов

ООО “Т8”

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

Э. А. 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. Е. 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. Н. Трещиков

ООО “Т8”

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

Список литературы

  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).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2.

Скачать (246KB)
Метаданные

© 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, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».