半导体所最新研制的第三代无人值守光纤地面侦察系统系统如图11 所示。它采用自行研制的DFB 光纤激光器作为传感元件，传感器则采用了与第二代FBG 检波器相似的活塞式结构。自振频率为220 Hz，在使用频段内（15~150 Hz）加速度响应平坦，平均灵敏度达到了50 pm/g。由于研制的DFB 光纤激光器线宽极窄，仅为3 kHz，相应的相干长度为100 km，因此在干涉式波长解调系统中，能够通过加大干涉仪的臂长差来将极微弱的波长位移放大为可检测的相位变化，从而使解调系统达到了优于10-6 kHz的波长分辨率[23]。结合高灵敏度DFB 光纤激光加速度计和高分辨率波长解调系统，最小可探测的地震波加速度达到了20 kHz。
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在无人值守光纤地面侦察系统中，DFB 光纤激光加速度计阵列将探测到的目标（人员、车辆等）移动所
产生的地震波转化为激光器波长位移后，经光缆传输至自行研制的光纤激光传感网络分析仪进行波长解调，获得所需的地震波信息。该网络分析仪波长能够实现8 通道光纤激光传感器实时解调。完成信号解调后，再经过信号处理、特征提取、目标分类、多传感信息融合等步骤，最后实现目标识别与报警。 4 光纤地震波探测中存在的问题
为了实现在工程中的大规模推广，光纤地震波探测目前还尚有一些关键技术问题需要攻克，以满足实际工程环境中的各种需求。 4.1 用于特殊环境的三维无源地震检波器
光纤地震检波器通常使用在井下（高温、高压）、野外、海底等特殊环境下，光纤及光缆本身能够适用
于恶劣环境，但是在检波器设计及制作的过程中还有材料选择、机械结构、封装工艺等诸多环节需要考虑环境的影响。阻尼系数是检波器设计中的重要参数之一，阻尼比的大小不仅影响系统的灵敏度和测试频段，还会影响到相频特性，并对传感器起保护作用。阻尼比在0.707 时，检波器的综合性能最佳。但是光纤传感器具有无源工作的特点，探头无供电，如何实现理想的无源阻尼，也是其设计难点。现代检波器通常还需要获取三维地震波信息，因此，如何实现特殊环境下的三维换能，及其长期可靠性，都是光纤地震检波器需要解决的关键技术问题。 4.2 超低频地震波的高分辨率探测技术
地震波具有丰富的低频信息，尤其在地震学领域，需要探测频率低达0.01 Hz 的信号。而光纤传感系统 中通常采用激光光源，其频率噪声的功率谱密度满足1/f 关系（f 为探测频率），即具有较高的低频噪声，这
制约了系统对地震波信号低频分量的探测分辨率。根据功率谱1/f 关系计算得到：在低频（0.01 Hz）处，系统对信号幅度的探测分辨率将低于高频（1 kHz）处近3 个数量级。为了实现超低频地震波的高分辨率探测，首先需要对光源的低频噪声加以控制。此外，还存在着温度漂移等环境因素的干扰，需要进行抑制。 4.3 大规模组网中的串扰抑制、功率均衡、相位一致性
对于大规模光纤地震波探测网络，各通道传感器之间的串扰抑制、功率均衡及相位一致性都还是有待深入研究的课题。通道间的串扰会对其他信道引入噪声，恶化其信噪比，必须加以抑制。而对于光功率，如果过大则会导致光饱和，而过小将不足以实现探测所需的分辨率，因此必须由功率均衡技术来保证传感网络中的每一节点都能正常工作。
在地震波探测器网络中，需要利用多个通道的数据来分析震源的强度和位置。而目前大多数阵列信号处理算法要求各通道直接具有高度的相位一致性，以达到良好的波束形成效果和准确的定位要求。光纤地震检波器的相位一致性、解调设备的相位延迟、数据传输的同步性等问题都将影响到系统的相位一致性。 4.4 长距离传感网络
为了满足在大范围内进行远程地震波探测的需求，通常还需要实现地震检波器的长距离组网。光纤传感网络本身具有“传感合一”的优势，易于长距离传输的优势，但是还存在两个方面的问题需要解决。一方面，长距离传感网络存在
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功率损耗，常需要进行光放大；另一方面，还需要克服光纤中瑞利散射、偏振效应等对系统所造成的影响。 5 结论
总之，光纤地震波探测技术具有灵敏度高、抗雷击及电磁干扰、绝缘性好、组网能力强等诸多优点，在地震预报、石油天然气地震勘探和安全监测等领域都有重要的应用价值。经过近20 年的发展，已经取得了相当多的研究成果。但是，在用于特殊环境的三维地震检波器、超低频地震波的高分辨率探测、大规模组网中的串扰抑制、功率均衡、相位一致性及长距离传感网络等方面仍然存在许多关键技术问题有待进一步的研究。目前光纤地震波探测技术已经走向了工程应用，相信随着技术的进一步发展、成熟和关键问题的逐步突破，会有更多，更好的光纤地震波探测产品问世。光纤地震波探测技术将来在国民经济和国防建设中必然会起到更大的作用。
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