Logo
    • English
    • Ελληνικά
    • Deutsch
    • français
    • italiano
    • español
  • Ελληνικά 
    • English
    • Ελληνικά
    • Deutsch
    • français
    • italiano
    • español
  • Σύνδεση
Προβολή τεκμηρίου 
  •   Ιδρυματικό Αποθετήριο Πανεπιστημίου Θεσσαλίας
  • Επιστημονικές Δημοσιεύσεις Μελών ΠΘ (ΕΔΠΘ)
  • Δημοσιεύσεις σε περιοδικά, συνέδρια, κεφάλαια βιβλίων κλπ.
  • Προβολή τεκμηρίου
  •   Ιδρυματικό Αποθετήριο Πανεπιστημίου Θεσσαλίας
  • Επιστημονικές Δημοσιεύσεις Μελών ΠΘ (ΕΔΠΘ)
  • Δημοσιεύσεις σε περιοδικά, συνέδρια, κεφάλαια βιβλίων κλπ.
  • Προβολή τεκμηρίου
JavaScript is disabled for your browser. Some features of this site may not work without it.
Ιδρυματικό Αποθετήριο Πανεπιστημίου Θεσσαλίας
Όλο το DSpace
  • Κοινότητες & Συλλογές
  • Ανά ημερομηνία δημοσίευσης
  • Συγγραφείς
  • Τίτλοι
  • Λέξεις κλειδιά

Theory of phase transmission fibre-optic deformation sensing

Thumbnail
Συγγραφέας
Fichtner A., Bogris A., Nikas T., Bowden D., Lentas K., Melis N.S., Simos C., Simos I., Smolinski K.
Ημερομηνία
2022
Γλώσσα
en
DOI
10.1093/gji/ggac237
Λέξη-κλειδί
Computation theory
Deformation
Fiber optics
Fibers
Seismic waves
Seismology
Strain measurement
Tensors
Wave propagation
Computational seismologies
Deformation tensors
Fiber optic deformation
First order
Higher order effects
Ordering relations
Phase Change
Seismic instruments
Seismic tomography
Theoretical seismologies
Refractive index
acoustic method
fiber optics
laboratory method
seismic tomography
seismic wave
sensor
wave propagation
Oxford University Press
Εμφάνιση Μεταδεδομένων
Επιτομή
We present a theory and conceptual examples for fibre-optic deformation sensing based on phase changes of transmitted light. As a first result, we establish an exact relation between observable phase changes and the deformation tensor along the fibre. This relation is nonlinear and includes effects related to both local changes in fibre length and deformation-induced changes of the local refractive index. In cases where the norm of the deformation tensor is much smaller than 1, a useful first-order relation can be derived. It connects phase changes to an integral over in-line strain along the fibre times the local refractive index. When spatial variations of the refractive index are negligible, this permits the calculation of phase change measurements from distributed strain measurements, for instance, from distributed acoustic sensing (DAS). An alternative form of the first-order relation reveals that a directional sensitivity determines the ability of a point along the fibre to measure deformation. This directional sensitivity is proportional to fibre curvature and spatial variability of the refractive index. In a series of simple conceptual examples, we illustrate how a seismic wavefield is represented in a phase change time-series and what the role of higher-order effects may be. Specifically, we demonstrate that variable curvature along the fibre may lead to a multiplication of seismic waves, meaning that a single seismic wave appears multiple times in a recording of optical phase changes. Furthermore, we show that higher-order effects may be observable in specific scenarios, including deformation exactly perpendicular to the fibre orientation. Though higher-order effects may be realized in controlled laboratory settings, they are unlikely to occur in seismic experiments where fibre geometries are irregular and waves asymptotically propagate in all directions with all possible polarizations as a consequence of 3-D heterogeneity. Our results provide the mathematical foundation for the analysis of emerging transmission-based fibre-optic sensing data, and their later use in seismic event characterization and studies of Earth structure. © 2022 The Author(s).
URI
http://hdl.handle.net/11615/71551
Collections
  • Δημοσιεύσεις σε περιοδικά, συνέδρια, κεφάλαια βιβλίων κλπ. [19674]

Related items

Showing items related by title, author, creator and subject.

  • Thumbnail

    Assessment of ssi effects on a seismically isolated multi-span bridge under bi-directional seismic excitation 

    Ucak, A.; Mavroeidis, G.; Pekcan, G.; Tsopelas, P. (2010)
    Elevated highway bridges are important elements in modern society infrastructure. Due to their strategic importance, loss of functionality in an earthquake is not an acceptable performance criterion. Observed performance ...
  • Thumbnail

    Insight into the seismic response of earth dams with an emphasis on seismic coefficient estimation 

    Andrianopoulos, K. I.; Papadimitriou, A. G.; Bouckovalas, G. D.; Karamitros, D. K. (2014)
    This paper presents a numerical investigation of the seismic response of earth dams by employing results from 110 nonlinear two-dimensional (2D) dynamic analyses of four different cross-sections with heights ranging from ...
  • Thumbnail

    Γεωμορφική επιδείνωση του ελαστικού φάσματος απόκρισης υπό πραγματικές σεισμικές διεγέρσεις 

    Παπαδημητρίου, Ειρήνη Δ. (2012)
Η δικτυακή πύλη της Ευρωπαϊκής Ένωσης
Ψηφιακή Ελλάδα
ΕΣΠΑ 2007-2013
Με τη συγχρηματοδότηση της Ελλάδας και της Ευρωπαϊκής Ένωσης
htmlmap 

 

Πλοήγηση

Όλο το DSpaceΚοινότητες & ΣυλλογέςΑνά ημερομηνία δημοσίευσηςΣυγγραφείςΤίτλοιΛέξεις κλειδιάΑυτή η συλλογήΑνά ημερομηνία δημοσίευσηςΣυγγραφείςΤίτλοιΛέξεις κλειδιά

Ο λογαριασμός μου

ΣύνδεσηΕγγραφή (MyDSpace)
Πληροφορίες-Επικοινωνία
ΑπόθεσηΣχετικά μεΒοήθειαΕπικοινωνήστε μαζί μας
Επιλογή ΓλώσσαςΌλο το DSpace
EnglishΕλληνικά
Η δικτυακή πύλη της Ευρωπαϊκής Ένωσης
Ψηφιακή Ελλάδα
ΕΣΠΑ 2007-2013
Με τη συγχρηματοδότηση της Ελλάδας και της Ευρωπαϊκής Ένωσης
htmlmap