光纤传感技术
——独具优势的地震监测新手段

刘文义 张文涛 李 丽 黄稳柱 李 芳

1）中国地震局第二监测中心，西安 710054

2）中国科学院半导体研究所，北京 100083

3）地壳运动监测工程研究中心，北京 100036

利用光纤传感器进行地震前兆观测是一种独具优势的地震监测新手段。光纤传感器具有高精度、抗电磁干扰、不存在零漂问题、易于组网以及适于长距离传输等一系列独特优势，可以解决地震前兆观测中电学测量仪器存在的固有问题。介绍了几类常用光纤传感器的工作原理及特点，综述了光纤传感器在地壳形变观测和地震波探测两个应用领域国内外的研究进展，并指出了目前需要解决的问题。研制了一套基于光纤传感器的钻孔应变、地震波和地温同时测量的多参量钻孔综合地震观测设备，外场实验表明，该光纤综合钻孔地震观测设备适应地震前兆观测中对抗环境干扰能力、测量精度、稳定性等方面的性能要求，具有好的应用前景。

1 光纤传感器在地壳形变观测和地震波探测中的应用

直接观测地壳应变的仪器主要有两种：一种为测量基线长度变化，例如伸缩仪、激光应变仪等；另一种就是测量钻孔变形的钻孔应变仪。目前，光纤传感器用于地形变观测，都是集中在第一种，即将光纤传感器用于测量岩体形变引起的基线长度变化来观测地形变。在这些光纤地形变观测仪器中，广泛研究的有高精度光纤干涉式测量方法和光纤光栅（FBG）绝对测量方法。2011年，美国加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所的M. Zumberge等人研制出了一kuan深井观测的光纤应变传感器，可用于钻孔应变测量。……