本报讯  4月7日，中国科大收到一封来自中国铁路上海局集团有限公司合肥站的感谢信，对此前中国科大相关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，在未破坏南站地面的情况下，成功定位南站内地埋地热管道漏水点一事表达了充分感谢。

信中表示，中国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，充分展现了新时代“中国科大人”出色的专业素养和无私奉献的精神。

普通光纤化身监测信号的“神经”

2021年底，合肥南站方面发现部分用于空调系统的地下管线里的水抽不上来。

“在接到合肥南站监测需求后，我们立即勘探现场，着手准备方案，决定通过一系列高性能地球物理仪器对南站地下空间情况进行监测。”王宝善说，今年1月初，团队携带了近两年来中国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。这些仪器只需在地表操作，便可对地下情况“一探究竟”。

“比如光纤地震仪，它就像是在地表给地下空间‘做B超’。”王宝善说，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。“普通光纤，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’。”

王宝善介绍，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。

“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，目前，我们的技术已达到了国际先进水平。”

王宝善说，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受设备，普通光纤才能成为一个个地震“传感器”。

相关技术可应用于石油、天然气的管道监测

中国科大团队在未破坏南站地面的情况下，用了约5小时精准“探知”到南站内地埋地热管道漏水点。找到位置后，合肥南站工作人员也迅速解决了问题。

“因需要减少来往车辆、人员产生的振动影响，同时不影响人员正常出行，我们当天夜里12点开始工作，凌晨5点确定了漏水点。”王宝善说，由于在南站的监测区域此前未曾设有光缆，所以为了监测，需在地表临时布设。而在许多地方，直接利用现有的通讯光缆就可以进行监测等工作，效率会更高。

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。“如光纤地震仪，它可以应用在石油、天然气的管道监测、评估中，还能对城市地下空间进行探测。不过目前这尚属一个新领域，还需逐步推广，我们也将不断改进升级相关技术。”王宝善表示。 （作者  刘畅司晨）