针对载波外调制过程中引入的调制深度偏移以及载波相位延迟等因素对光纤地震计解调结果的影响，提出一种多级正交信号融合计算方法，综合考虑三级倍频载波以及三级贝塞尔函数对解调效果的影响，并在此基础上计算载波相位延迟θ和相位调制深度C，实现对解调结果的误差补偿。实验结果表明：多级正交信号融合计算方法改善了表征解调结果非线性失真程度的总谐波失真，解调结果改善后总谐波失真达到-90 dB，同时解调结果信纳比达到84 dB，综合二者可看出所提算法对相位延迟θ和调制深度C具有强鲁棒性；所提算法解调结果可达到0.88μrad/Hz的本底噪声水平；所提算法解调结果相位延迟稳定在0°左右，与其他算法的结果相比，所提多级正交信号融合计算方法对于信号解调具有更好的实时性。

针对传统硫化氢检测方法灵敏度低的问题, 以1,8-萘酰亚胺为荧光基团, 基于H2S的还原性, 通过在荧光分子结构上引入具有氧化性的硝基, 合成一种可与硫化氢气体发生氧化还原反应生成有荧光响应的小分子荧光探针。 该探针本身荧光十分微弱, 且荧光峰值在λ=467 nm和λ=522 nm处。 与H2S反应之后, 522 nm处的荧光效应消失, 467 nm处的荧光效应显著增强。 测定小分子荧光探针在通入H2S气体前后的荧光光谱, 分析467 nm处的荧光强度与气体浓度关系。 结果表明: 荧光光谱法检测出的H2S气体浓度与荧光强度之间存在很强的线性关系, 相关系数为0.979 3, 最低可检测极限可达0.88×10-6 mol·L-1量级。 表明基于1,8-萘酰亚胺衍生物的荧光光谱检测法可为油气田H2S气体浓度的的快速测定提供参考。

H2S浓度检测的发展趋势是实时检测, 基于光谱吸收原则是其中一个发展方向。 用宽带光源替代以往使用的成本较高的窄带光源, 降低整个系统的成本, 可以提高检测系统的实用性。 宽带光源经过Bragg光纤光栅滤波后可以得到窄带光。 此方法得到的光波必然会有噪声和波动, 然后对其进行滤波, 消除一部分系统的噪声和波动, 再通过光线分束器分别通入检测光路和参考光路后做差。 此差分信号不仅消除了一部分系统噪声和波动, 还消除了基波分量, 增大了信噪比。 用数学分析的方法推导出二次谐波信号, 利用SIMILINK仿真观察此信号, 不同浓度的H2S气体会有不同的输出信号, 也就得到了气体的浓度。 双光路差分法、 谐波检测技术和窄带滤波技术综合起来的优势是降低了成本, 增加了信噪比, 提高了系统的检测能力。 实验仿真结果表明, 在LED宽带光源基础上采用提取谐波信号的双光路差分方法检测H2S气体浓度正确可行, 此方法降低了系统成本, 为大范围实际应用提供了可能性。

为了实现强电磁场环境下的三维地震高精度勘探,提高油气产量和油气开采率,设计了三分量光弹波导加速度传感器。利用光弹原理设计出可检测加速度的3个轴向分量的集成光路及组合式三分量谐振子,达到了降低加速度各分量串扰的目的。依据LiNbO3光波导相位变化规律对影响该串扰的交叉轴灵敏度和横向灵敏度比进行了分析,结果表明:该传感器的自然频率为3 500 Hz,响应频带为0~3 000 Hz,横向灵敏度比为0.11%。所设计的传感器具有较宽的频带和良好的线性频率响应特性,能够满足高精度地震勘探的要求。

应用单质量块推挽式顺变柱体和迈克尔逊干涉仪双光路检测进行三维加速度传感器设计;采用DSP和Cygnal51双核设计技术,实现实时信号采集、光相位调制、加速度信号解调等;嵌入TCP/IP协议实现Internet高速网络接口,从而构成实用型实时加速度传感器系统.传感器灵敏度为1.94×103rad/g,交叉灵敏度接近于零.实际测量时系统可以实时、线性地跟踪到加速度信号,三个分量有较好的一致性.

三分量光弹波导M-Z干涉型集成加速度传感器的研究,为高频高精度地震勘探提供集成化的高精度传感器.利用光弹原理,分析了光弹效应检测任意方向加速度的原理.在X切Y传LiNbO3晶体上,设计制作了光波导双M-Z干涉仪及各集成器件:波导相位调制器、波导偏振器.三分量光弹波导M-Z干涉型集成加速度传感器测试表明:该传感器动态范围宽、线性性好.主要参数为:相位灵敏度达1.81×10-4Rad/m·s-2;工作频带3～1506(Hz).