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Video Player is loading. Current Time 0:00 Loaded: 0% Progress: 0% Duration 0:12 4月7日，中国科学技术大学收到一封来自中国铁路上海局集团有限公司合肥站的“特别”感谢信，感谢中科大相关科研团队综合利用多种自主研发的高性能地球物理仪器和先进的地下结构分析方法，在未开挖、破坏南站地面的情况下，成功定位深埋地下2米左右的热管道漏水点，及时解决棘手难题。据介绍，中科大该项“为地下空间做B超”技术已达到国际先进水平，应用场景广阔。 2021年底，合肥南站工作人员发现部分用于空调系统的地下管线里的水抽不上来，之后求助多家公司未果，直至联系到中科大地球和空间科学学院教授王宝善专家团队，才攻克了“难关”。合肥站的感谢信提到，经开挖验证，定位点准确无误，中科大团队的工作对及时完成南站空调系统维修、保证南站运行安全等提供了十分巨大的帮助，充分展现了“中国科大人”出色的专业素养。
在未开挖、破坏地面的情况下，准确无误定位深埋地底管道漏水点，中国科大团队是如何做到的？ 王宝善教授介绍，在接到合肥南站的监测需求后，中科大团队立即勘探现场，并联合中科大相关专家，着手准备方案，决定通过一系列高性能地球物理仪器，对合肥南站地下空间的情况进行监测。今年1月初，王宝善教授团队携带了近两年来中科大自主研发的多款先进仪器到现场进行监测、定位，包括光纤地震仪、4G地震仪、瞬变电磁仪等。这些仪器都有一个共同的特点，即只需在地表操作，便可对地下情况“一探究竟”。 王宝善教授告诉记者，光纤地震仪工作时，就像是在地表给地下空间“做B超”。在光纤地震仪使用中，只需在地表铺设光缆，之后将光纤地震仪与光缆相连接，就能对地下情况进行感知。王宝善教授解释说，普通的光纤，就像是运送信号的“血管”，而在光纤地震仪监测中，这些光纤就成为监测信号的“神经”。
当振动产生，振动波传播到光缆时，光纤会产生应变而被拉伸或压缩，而由于相干激光在光纤介质中的弹光效应，瑞利散射光的振幅和位相就会发生改变。在这些光纤附近，人踏步、车辆驶过，都会在光纤地震仪上出现相应的波形。因此，通过接收并解算光纤中瑞利散射光的变化，就可以获得振动波的一系列信息，辅助寻找振动源头。 据悉，利用相干激光在光纤介质中的弹光效应来感知和传输外界的振动和声波信号，这是地震监测和地下结构成像的一种全新技术途径。虽然光纤地震仪的工作原理并不复杂，但技术难度很高，尤其是光纤地震仪的接收设备，需要对这些光信号进行精准采集、接收和处理，也正是有了这样的接收设备，普通光纤才能成为一个个地震“传感器”。 王宝善教授介绍，目前，国内可实现光纤地震仪探测的机构并不多，中科大团队的技术已达到了国际先进水平，除了拥有高灵敏探测系统和高保真解算系统，他们研制的地震仪系统还可以实时快速出结果。因此，该团队自主研发的一系列高性能地球物理仪器和先进的地下结构分析方法的应用场景非常广阔，相关技术可应用于石油、天然气的管道监测，还能对城市地下空间等新领域进行探测。 |
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