基于光纤干涉法的海底地震检波器的研制

基于光纤干涉法的海底地震检波器的研制基于光纤干涉技术的振动检波器将光纤本身抗电磁干扰、本征无源、物理尺寸小、易于组网的特性和干涉测量技术的高灵敏、大动态范围特性结合,特别适合新一代地震观测领域应用,尤其适合构建永久式海底地震观测网络。首先,本文分析研究了目前海底地震观测网的研究情况,对海底地震观测中使用的投放式地震检波器以及永久式光纤检波器的研究现状做研究介绍,并提出本文研究的光纤干涉式海底地震检波器的研制及文章结构;第二,从光学干涉原理以及检波器力学原理角度分析研究光纤干涉仪的相位输出与被测振动量之间的数值关系,建立本文研究系统的光学基本理论以及力学基本理论;第三,研究光纤干涉仪变化相位解调方法,构建被测量与光学相位转换算法,对引起干涉仪相位变化的被测量进行微分交叉相乘以及反正切两种算法研究,并提出在内调制方案下的四象限反正切解调方法用于低频振动信号解调;第四,对本文研究的干涉式加速度测量系统进行实验性能测试研究,为野外地震观测试验提供试验依据,开展低频范围内灵敏度特性的研究和实验,对系统最小可测水平进行研究,对系统总的噪声水平进行量化,对系统可测的动态范围开展研究;第五,开展野外地震观测实验,并进行海洋施工及海底初步观测实验,将系统所测得的地震事件与地震台网的检波器进行比对,验证了本文研究的光纤干涉式检波器可以高灵敏度地监测地震波信息,三分量的初步测量结果表明该系统方向性表现优秀并可以适用于对震源位置的定位,针对海底地震监测应用设计了用于永久式海底地震观测的地震检波器密封舱结构及海缆,开展下海铺设施工工作,并对海底获得的振动信息与陆地测量进行初步比对。