2024年9月15日日曜日

Distributed Acoustic Sensing in Geophysics

Distributed Acoustic Sensing in Geophysics: Methods and Applications 


昨年購入し、何度か読むにつれ徐々に頭に入ってきました。基本原理についても最初に記載があります。


1章

<A(z)> = 1/(A0·Fs)·τ(z)⊗[v(z+L/2)−v(z−L/2)] = 1/(A0·Fs)·τ(z)⊗ε˙(z)·L
A0 = λ/(4π·neff·Kε) = 115nm

The elongation corresponding to ΔΦ = 1rad is A0 = 115nm, calculated for λ = 1550, neff = 1.468  and Kε = 0.73, which has been measured for conventional fiber. 

The DAS signal is a convolution of pulse shape  with a measured field which is the spatial difference in fiber elongation speed of points separated by a gauge length.


2章

Φ(z,t) = atan(Q/I)
ε(z,t) = Φ(z,t)·λ/(4π·neff·Kε)/L

Gauge Length
・ゲージ大 → 帯域小, パルス大 → SNR大
・ゲージ小 → 地震信号の忠実度は高まるが、SNRが低下する。
・必要なデータ帯域幅のゲージ長を確認する必要がある。
・良好な信号を得るために、最適なゲージ長、パルス幅を選択する。

Fading
・Phase unwrapping algorithm
・フェーディングは DAS 取得の自然な特徴。常にハードウェアとソフトウェアの両方で対処する必要あり。
・複数の光周波数を使用する IU は、本質的にフェーディングの低減に優れている。
・取得後の処理でフェーディングに対処可。

Common-Mode Noise
・Stack
・周辺の環境音によって発生。
・簡単な取得後の処理で、そのほとんどを除去可能。

Spacial Calibration of Channels
・Tap test
・チャネルの位置を決定することは、結果として得られる精度にとって重要。
・既知の位置をキャリブレーションポイントとして使用し、インターリーブチャネルをそこから補間する。

その他
・可能であれば、マルチモード ファイバーではなくシングルモードファイバーが望ましい。
・接着されたファイバーケーブルを使用すると、より優れたSNRデータが得られる。回収可能なファイバー配置方法を使用して目的に適したデータを取得することも可能。
・光ファイバー接続を清潔に保つ必要あり。
・DAS データでタイミング情報が確実に保持されるよう、GPS への接続が必要。
・ファイバーの入射角応答がジオフォンの応答と異なる場合は、まずその影響を判断し、次にジオフォンのような応答を除去する。
・DASのSNRはジオフォンからのデータよりも本質的に低くなる。しかし、高密度で取得可能であるため大幅に改善可。


2024年9月13日金曜日

DAS その2

1年ほど前にこんなことを書いていたのですが、先週、DAS (Distributed Acoustic Sensing) に触れる機会がありました。

と言っても、私は作業員で路上を叩くだけ(Tap Test)。後輩君がメインで進めるお手伝いした形です。

まだ機器の構造と理論を理解できていないのですが、理解したいと思わせる結果を見せてくれます。橋の揺れ、ダンプの走行など数㎞の揺れを表示してくれるのが面白い。測定画面を見ているだけでも時間が過ぎるくらい、久々に興味を惹かれる機器でした。

今年の物理探査学会講演会でも1セッション設けられるほど注目されています。早く理解しましょう。以下、文献より備忘録です。

Seismic Monitoring With Distributed Acoustic Sensing From the Near-Surface to the Deep Oceans

φ = k·n·2z
Δφ = 4π/λ·Δn·Δz + 4π/λ·n·ε·Δz = 4π/λ·Δneff·Δz
Δneff = Δn + n·ε
ε˙(z) = [v(z+L/2)-v(z-L/2)]/L

where k is the wavenumber (k = 2π/λ, with λ the light central wavelength), n is the refractive index and 2z is the two-way length that the backscattered light travels. 


2段階認証

 google の2段階認証アプリに異常が発生し、他のアプリに切り替えました。

その間、約1週間。ひとまず会社とGoogleの2アカウントは復帰できましたが、それ以外は不具合の発生しているアプリの中で眠っています。ここにもようやくたどり着きました。

GitHub がまだ眠っています。ひとまずローカルからアップはできるのでしばらく待つつもりです。

怖いですね。