地震勘探作为地球物理勘探中最重要的方法之一,被广泛运用于地质资源勘探、地质灾害预警等领域。现有的地震勘探仪器多采用机电式检波器进行传感,而机电式检波器属于点式传感器,油气勘探和天然地震监测中需将点式传感器构成阵列以保证所采集地震波分布的连续性,存在布设难度大,难以长期值守的问题,其探测容量和密度也受到成本限制。与点式传感器不同,分布式声场传感(Distributed Acoustic Sensing,DAS)技术中,光纤既是传感器又是传输媒介,利用光纤即可实现海量的传感器阵列,在勘探应用中仅需部署一根光缆或直接利用现有通信光缆,布设难度和成本都相对较低。此外,DAS探测容量大,在保证高级数、高密度采集的前提下,仍能实现数十公里的探测长度,在勘探目标日益深入和精细化的地震勘探领域具有重要的潜在应用价值。目前国外主要的DAS生产厂商均不向我国销售仪器,仅提供测试服务。而国内的DAS设备主要面向周界安防、结构健康监测等领域,与地震勘探的结合并不成熟,其频率响应范围等指标无法满足地震勘探需求,还存在集成度不高,配套的软件不成熟,对地震勘探数据的实时运算、展示能力不足等问题。针对以上问题,本文基于DAS原理提出了一种地震勘探仪的系统设计及工艺制造技术。设计过程中对脉冲光、调制器、探测器以及电信号滤波器、放大器的参数进行了优化与验证,以提高系统的频率响应范围、空间分辨率、最小可探测应变量等关键参数;提出了基于PXIe(PXI Express)标准的地震勘探仪结构和相应的高集成度光学板卡、控制与信号调理板卡制造工艺技术,以改善仪器的便携性和可靠性。提出了欠采样的数据采集技术,根据香农的带通采样定理,合理配置数据采集卡接收参数,在不损失性能的前提下,降低了采样率和后续信号处理压力。针对地震勘探应用提升了软件的专业化展示能力,在DAS常用的瀑布图、时域和频谱图的基础上,增加了地震勘探专用的实时波形展示界面,使其在展示瞬时扰动方面更有优势。参数标定结果表明,地震勘探仪的最大监测距离达到60 km,最高空间分辨率优于4 m,频率响应范围为0.1 Hz到500 Hz,可探测最小应变量达到0.5 nε,最终仪器外部尺寸仅为330×185×300 mm,重量12 kg,功耗低于90 W,集成度和便携性与国内性能相近DAS设备相比有所改善。该地震勘探仪参与了在无锡市锡北镇光明村进行的基于主动源的地裂缝状态监测试验,试验中利用既有的地埋和井下两种铺设方式的光缆均成功实现了对地震波的监测,监测道间距达到4m,获得了与现有地震检波器相吻合的输出波形,体现出比现有地震检波器更高的灵敏度。试验数据经后期反演,很好地反映出当地的地裂缝演化状态,推动了DAS设备在地震勘探领域的应用与推广。