分布式光纤声波传感技术(Distributed Acoustic Sensing,DAS)是一种新型的地震采集技术.它利用光纤既是传输介质也是传感设备这一优势,获取光纤上每一点的应变/应变率.其主要工作原理是,外部扰动(如地震波等)引起光纤中微小不均匀体的位置发生变化,从而导致光纤中的散射光信号发生变化,DAS通过解调散射光信号便可以获得沿光纤上每个点的应变信息。
相较于传统的检波器,DAS具有以下优点:首先是高密度数据采样,DAS可以达到米级的空间采样率,对观测区域的覆盖密度更高,只要布设一条光缆,就可以获得数千上万个地震观测点;其次,DAS的传感介质是光纤,光纤本身成本低廉,适用于长距离布设;最后,DAS光纤还具有耐高温和耐腐蚀性等特性,可以永久性布设,长时间采集地震数据.
DAS的应用领域非常多,已经从早期的定性测量,比如周界入侵、油气管道安全监测等,逐渐发展为定量测量.井中监测是DAS最早的地震学应用,主要包含垂直地震剖面成像、微地震监测等.DAS在近地表结构以及城市地下空间探测中也发挥了重要作用,如通过DAS噪声分析可以获得500m以内的浅层结构信息.此外,DAS还应用于火山、冰川等地震监测中.
DAS与传统的三分量检波器不同,其对沿着光纤轴向方向敏感.因此DAS能够提供单分量的地震数据,且这些数据与地震波的传播方向和振动方向相关.地震勘探已经逐渐开始使用三分量地震数据进行成像等工作,因此亟需三分量的分布式光纤声波传感技术.有学者提出通过设计螺旋缠绕的光缆结构,实现地震波场的三分量应变测量.