何祖源 刘庆文 陈嘉庚

(上海交通大学,区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室,上海 200240)

1 引 言

地壳形变观测是地球物理学中针对地质构造过程及地震、火山等地质灾害研究的核心环节之一,其重要性不言而喻.相比一般的应用场景,地质构造过程中待观测的应变信号极其微弱,且测量周期长、干扰来源复杂,相应地对传感与测量技术提出了很高要求.目前,基于全球定位系统(GPS)的地壳形变观测已广泛应用,但考虑到其运行方式与定位精度的限制,该方案仅能提供较大时间与空间尺度上的地壳形变变化情况.为更精确地获取重点区域的地壳形变信息,需要建立固定的地壳应变监测站台以进行连续、高精度的地壳应变测量[1,2].传统的地壳应变监测站广泛采用铟钢棒伸缩应变仪技术或激光干涉仪技术[3,4],而为达到纳应变级应变测量分辨率,其传感探头长度需达到几十米至几百米,不仅限制了其用于应变分布情况观测时的空间分辨率,该传感器需要布设于深入地下的稳定环境中,其巨大的尺寸使得整个系统安装与施工的复杂程度与成本极高,严重制约了这类应变传感仪器在地壳形变观测中的推广应用.

光纤传感技术自20世纪70年代出现以来,经过几十年的快速发展,已逐渐在各类应用场景中发挥着关键甚至不可或缺的作用.其中,基于光纤光栅的应变传感器作为光纤传感技术的重要分枝,因其具有……