关 升刘国明顾国辉闫东晗

1）中国长春130117 中国地震局火山研究所

2）中国长春130117 吉林省地震局

光纤光栅传感器作为一种新型的光纤传感器，具有体积小、可靠性高、耐腐蚀、抗电磁干扰能力强、易于组建传感网络等优点，现已广泛应用于航空航天、海洋探测、地质勘探等领域。已有学者将光纤传感器技术应用于地震监测，并取得较理想的效果。文中介绍了光纤布拉格光栅传感器（Fiber Bragg Grating，FBG）基本原理、火山活动监测系统组成简介，以及分布式光纤光栅传感系统在火山活动监测中需要解决的问题。

（1）光纤光栅传感基本原理。利用光纤材料的光敏性，当外界入射光子和纤芯内锗离子相互作用时，会引起纤芯内折射率的永久性变化，进而在纤芯内形成空间相位光栅，即光纤光栅。该作用实质上是在纤芯内形成一个窄带的（透射或反射）滤波器或反射镜。根据光耦合理论可知，光栅反射波的波长λB可以表示为光纤芯区有效折射率neff与光纤光栅周期Λ的乘积，公式如下

由于温度和应变均会影响到neff和Λ，最终影响FBG 的λB，若二者同时发生改变，仅使用一根光纤光栅进行测量，将难以辨别其变化来源。为消除温度对测量的干扰，通常在传感器设计中，添加温度补偿结构。目前常用温补方法为机械温度补偿法和参考光纤光栅法。

FBG 主要由光纤光栅传感器和结构传感封装组成。通过改变传感器的传感结构和外部封装方式，可间接将常见物理量转化为温度和应变的变化，通过分析传感器的基本结构，可建立监测量和FBG 中心波长的关系式。……