[发明专利]一种分布式光纤三分量地震动测量装置及测量方法

说明书

本发明公开了一种分布式光纤三分量地震动测量装置，包括与计算机连接的DAS调制解调仪，还包括在各个测点设置的光纤测量单元，各个测点对应的光纤测量单元串联后通过首端光纤连接段与DAS调制解调仪连接，光纤测量单元包括串联的南分量光纤绕环段、东分量光纤绕环段和上分量光纤绕环段，本发明还公开了一种分布式光纤三分量地震动测量方法，本发明对地震动信号的计算实时、准确，依靠分布式光纤技术的高空间采样特性，得到空间上密集的三分量地震动信号采集能力，对地下结构的精细成像性分析非常有利。观测速度快，并能够提供大量测点，得到高空间密度、高时间密度的信号数据。

技术领域

本发明属于震动测量领域，更具体涉及一种分布式光纤三分量地震动测量装置，还涉及一种分布式光纤三分量地震动测量方法，适用于地铁隧道等地下工程和城市道路等地面工程的震动观测。

背景技术

地球表面接收到的震动信号，可以带来地球内部介质的有用信息。工程上应用地震动信号，可以计算得到地下结构的三维估算模型。地质模型的准确程度，与震动信号的质量和空间位置相关。若要得到精细结构的成像，就需要高空间密度的震动信号采集网络。

地震动的测量一般采用动圈式或压电式地震仪。利用线圈切割磁力线原理和压电效应，测量传导到仪器壳体结构上的震动/运动。传统的三分量地震仪往往适合稀疏型的野外布设和观测，数据需取回室内再进行分析。由于单个传感器的价格高，在许多需要高空间密度测量和实时分析的场合，比如交通隧道、矿山巷道等长线型小尺度的工程监测中，难以组建密集台阵开展长期实时监测。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种分布式光纤三分量地震动测量装置，还提供一种分布式光纤三分量地震动测量方法，便于数据采集与实时分析，有利于地下工程围岩高密度测量和实时分析研究。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种分布式光纤三分量地震动测量装置，包括与计算机连接的DAS调制解调仪，还包括在各个测点设置的光纤测量单元，各个测点对应的光纤测量单元串联后通过首端光纤连接段与DAS调制解调仪连接，

光纤测量单元包括串联的南分量光纤绕环段、东分量光纤绕环段和上分量光纤绕环段，

南分量光纤绕环段、东分量光纤绕环段和上分量光纤绕环段均为非闭合的正圆环形，南分量光纤绕环段的中心垂直线平行于南北方向、东分量光纤绕环段的中心垂直线平行于东西方向、上分量光纤绕环段的中心垂直线位于垂直方向，

首端光纤连接段的长度为DAS调制解调仪2的DAS积分值读取段长度ΔL的整数倍，

南分量光纤绕环段、东分量光纤绕环段、上分量光纤绕环段的长度均为DAS调制解调仪2的DAS积分值读取段长度ΔL。

一种分布式光纤三分量地震动测量方法，包括以下步骤：

步骤1、建立XYZ坐标系，其中，X轴的正轴指向正东方，Y轴的正轴指向正南方、Z轴的正轴指向垂直向上方向；

步骤2、在计算机1控制下，在同一记录时刻，通过DAS调制解调仪2读取测点的光纤测量单元的南分量光纤绕环段对应的XZ平面上的震动信号幅度值A_s-xz，东分量光纤绕环段对应的YZ平面震动信号幅度值A_e-yz，上分量光纤绕环段对应XY平面震动信号幅度值A_u-xy，