基于Φ-OTDR技术的分布式光纤振动传感系统通过检测瑞利散射光信号中所携带的相位信息进行传感,用以实现高密度、长距离的分布式振动传感,目前已广泛用于石油物探、结构健康检测、管线安防等领域。Φ-OTDR系统虽可实现分布式振动探测,但相比于点式光纤地震检波器其灵敏度不高,对微弱振动信号无法有效探测,限制了其在地震勘探中的应用。本文主要研究基于Φ-OTDR系统的矢量光纤地震检波器,通过声波增敏提高系统在单点处的灵敏度,以实现对微弱地震信号的探测。本文的主要工作如下:首先,针对光纤检波器高探测灵敏度、宽频响应的要求,通过分析弹性柱体型光纤地震检波器的结构力学特性,推导出加速度灵敏度及谐振频率计算公式,分析检波器探头各主要参数对检波器性能的影响,并通过有限元软件验证仿真分析与理论计算的一致性。在仿真结果的指导下,完成了弹性柱体型光纤地震检波器的结构设计与制作,搭建了基于Φ-OTDR技术的光学调制及解调系统,并对光纤地震检波器性能进行性能测试,测试结果表明光纤检波器加速度灵敏度约为1356rad/g,频率响应范围不小于300Hz,20Hz处加速度分辨率约为116ng,同时具备优良的指向性,并设计了与电子检波器的对比试验,验证了二者响应波形与频谱的一致性。此外,本文介绍了光纤检波器在地震波探测中的应用。首先,通过布设于野外的光纤检波器采集了高信噪比的振动信号,以用于表层速度提取;其次,通过对比光纤检波器与光缆对于同一敲击信号的响应差异,证明了光纤检波器在单点处灵敏度更高的优势,且更适合于管线安全监测中关键节点的实时探测与预警;最后,由于光纤检波器在大范围、高密度微地震监测中存在高成本、部署难度大等问题,提出了光纤检波器的备选方案—光纤环,并验证了二者采集信号的一致性,同时,利用部署于压裂井地表的光纤环成功采集到了微地震事件。