重大工程灾害预警光纤地震波监测关键技术基础研究-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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重大工程灾害预警光纤地震波监测关键技术基础研究

项目名称：重大工程灾害预警光纤地震波监测关键技术基础研究
项目类别：重点项目
批准号：60937002
申请代码：F050304
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2010-01-01-2013-12-31

项目负责人：刘德明
负责人职称：教授
依托单位：华中科技大学
批准年度：2009

中文摘要：

本项目针对国家重大工程地震灾害监测预警的迫切需求，研究深层地震波探测光纤传感的新理论与新方法，探索光纤传感增敏的新技术与新工艺，成千倍提高传感灵敏度与精度，研究适合于微弱地震波信号探测的新型高灵敏度光纤地震仪、倾斜仪、加速度计、应变计、温度计和位移计，实现多功能多参数集成传感光缆与器件，构建混合波分时分空分复用传感无源光网络系统，并通过异地传感网络互联实现震源精确定位快速解算，达到为重大工程防御地震灾害及时提供预警数据的目标。本项目重点解决增敏传感、融合传感、可信传感三大科学问题，主要创新点包括光纤传感增敏新机理与新方法、光纤地震仪新结构与新装置、无源光网络融合传感新构架、光纤传感器永久植入与自标定等，预期在这些方面将取得具有国际影响力的研究成果。本项目有机融合光纤通信与光纤传感技术，针对重大工程地震灾害预警研究光纤地震波监测关键技术，不仅具有十分重大的理论意义，而且具有明确的应用前景。

中文主题词：地震波监测；光纤传感；增敏；融合；可信

英文摘要：

seismic wave monitoring；optical fiber；sensitivity enhancement；integration；reliability

英文主题词： seismic wave monitoring；optical fiber；sensitivity enhancement；integration；reliability

结论摘要：

“重大自然灾害监测与防御”是国家的重大战略需求，基于光纤传感技术进行地震波监测是重大工程地震灾害预警的重要发展方向，受到防灾减灾、信息科学等领域的广泛关注。然而目前还存在着技术瓶颈测量精度与传统地震仪器相差较大；缺乏多参数多功能传感器的融合；光纤传感器可靠性和可管性较差。本项目以解决增敏传感、融合传感、可信传感三大科学问题为核心，探索新一代光纤传感技术在重大工程地震灾害监测预警中的应用。针对光纤传感器对地震波和温度、应变、加速度、倾斜、位移、水质异常等前兆信息的高灵敏监测，实现基础理论突破、关键技术创新和重大应用贡献，为提升我国重大工程地震灾害监测预警能力提供技术基础，具有重大的理论意义和应用前景。项目取得的主要成果（1）在高灵敏光纤地震波监测方面，提出结构增敏、激光传感、拍频检测、光学游标等实现增敏传感的创新方法，研制了光纤微振动计、倾斜仪、应变计、温度计、位移计及水质折射率计等多种地震前兆信息监测仪器，使其主要性能指标提高1～2 个数量级，相关研究成果发表在Optics Letters、Optics Express等国际顶尖期刊上，受到关注和引用；（2）在分布式光纤地震波监测方面，提出“微结构光时域反射（M-OTDR）”创新理论与方法，可实现光纤传感系统的复用扩容，将单光纤传感单元的复用容量提高至1000个以上，为光纤地震波监测科学研究奠定了技术基础，获得中国电子学会电子信息科学技术奖；（3）在光纤地震波融合传感方面，提出了“大容量传感无源光网络”的创新架构，研制了传感无源光网络系统，实现了多点、多参数、多结构、多功能的融合传感网络，获得日内瓦国际发明展金奖；（4）在重大工程地震波监测可信传感方面，研制了光纤地波监测预警系统，已应用于湖北、陕西、河北等地古墓群安全监控工程，为国家重点文物安全防护做出重要贡献，获得日内瓦国际发明展银奖；（5）项目研究成果在光纤地震波监测增敏传感、融合传感与可信传感等方面，实现了基础理论上的突破和关键技术上的创新，对于重大工程地震监测以及防灾减灾预警技术的发展具有重要意义。项目组在光纤地震波监测方面发表学术论文74篇，其中国际期刊38篇，国际会议28篇，特邀报告3次。培养研究生20名，申请国家发明专利22项，7项授权。项目组通过积极承办和参与相关领域国际会议、邀请国外专家访问等方式，与国外同行进行深入学术交流

成果综合统计