分布式光纤传感技术
分布式光纤传感技术介绍
分布式光纤传感技术介绍哎呀，说起这个分布式光纤传感技术，我可得好好给你掰扯掰扯。
这玩意儿，听起来挺高大上的，其实呢，就是用光纤来感知周围环境的变化，比如温度啊、压力啊、振动啊这些。
你可能会想，这不就是一根线嘛，能有啥大不了的？嘿，别小看这根线，它可聪明着呢！首先，咱们得聊聊光纤是啥。
光纤，就是那种细细的、透明的玻璃丝，你家里宽带上网用的那种。
但是，分布式光纤传感技术用的光纤，可比那个高级多了。
这种光纤，里面可以传递光信号，而且，这些光信号在光纤里走的时候，会因为周围环境的变化而改变。
这就是分布式光纤传感技术的核心。
比如说，你把光纤埋在地下，用来监测管道有没有泄漏。
如果管道漏了，周围的温度、压力就会变化，这些变化就会影响光纤里的光信号。
光纤里的光信号一变，咱们的设备就能检测到，然后发出警报。
这就是分布式光纤传感技术的一个应用。
再给你举个栗子，我有个朋友在建筑工地上工作，他们就用这个技术来监测建筑结构的安全。
你想想，建筑工地上那么多大型机械，万一哪个地方没搞好，那可不是闹着玩的。
他们就把光纤埋在混凝土里，一旦有裂缝或者变形，光纤里的光信号就会变化，设备就能检测到，及时采取措施。
这个技术还有个好处，就是它可以覆盖很长的距离。
不像传统的传感器，只能监测很小的区域。
分布式光纤传感技术，一根光纤可以拉很长，监测的范围自然就广了。
而且，它还很耐用，不怕风吹日晒，也不怕腐蚀。
说到这儿，你可能会觉得，这玩意儿这么厉害，肯定很贵吧？其实，随着技术的发展，成本已经降低了很多。
而且，因为它可以减少维护成本和提高安全性，长远来看，还是挺划算的。
总之，分布式光纤传感技术，就是用光纤来感知世界的一种高科技。
它虽然听起来有点复杂，但其实原理挺简单的，就是利用光信号的变化来监测环境。
这技术在很多领域都有应用，比如石油、天然气、土木工程、环境监测等等。
随着技术的不断发展，我相信它会越来越普及，给我们的生活带来更多便利和安全。
分布式光纤传感器原理
分布式光纤传感器原理一、分布式光纤传感器原理分布式光纤传感器（Distributed Optical Fiber Sensor，DOFS）是一种新型传感技术，它利用光纤原理监测、测量被测目标的参数。
传感器通过植入光纤改变或分析光纤内传播的光脉冲，根据数学模型和算法从光脉冲的改变中分析出被测参数，从而达到监测或测量的目的。
传统的光纤传感器主要分为单点检测和分布式传感两类。
单点检测只能检测光纤段的一点，而分布式传感则可以同时监测整个光纤段的参数，如压力、温度、振动等。
分布式光纤传感器主要有两种：光纤Brillouin散射传感器（Fiber Brillouin Scattering Sensor）和光纤Raman散射传感器（Fiber Raman Scattering Sensor）。
1. 光纤Brillouin散射传感器光纤Brillouin散射传感器是利用光纤内固有的acoustic-optic 效应（Brillouin散射）来测量光纤内部的物理参数，如压力、温度、拉力等。
光纤Brillouin散射是指一束光线入射至光纤材料或结构中，由于光纤材料的内部固有声子和光子的相互作用，使得光子的波长会发生微小的变化，即光子的波长会发生一个内部固有的 Brillouin 光谱线，里面包含着光纤的特征参数，例如压力、拉力、温度等。
2. 光纤Raman散射传感器光纤Raman散射传感器是基于光纤Raman散射原理，利用激光激发出的光纤中的能量状态的微小变化来测量物理参数，如温度、压力、拉力等。
光纤Raman散射（Fiber Raman Scattering）是指一束激光入射至光纤中，由于光子和光纤中的自由电子的相互作用，使得激光光子中的能量状态发生微小的变化，从而产生一条Raman光谱线。
里面包含着光纤的特征参数，如温度、压力、拉力等。
二、分布式光纤传感器的应用分布式光纤传感器在工程和科学研究中有着广泛的应用，如用于： 1. 架构监测：可为大型结构物提供细节的分布式监测，如桥梁、建筑物等；2. 海洋和河流监测：可以实现实时的海洋流速和河流溯源的监测；3. 地质监测：可以检测地表或地下的地质变化，如地震、地质构造变化等；4. 军事和安全监控：可以检测活动的物体，如坦克、舰船等；5. 工厂设备监控：可以实现机器的实时监控，如机床、发动机等。
《2024年分布式光纤传感技术在结构应变及开裂监测中的应用研究》范文
《分布式光纤传感技术在结构应变及开裂监测中的应用研究》篇一一、引言随着现代科技的不断进步，分布式光纤传感技术以其独特的优势在众多领域得到了广泛应用。
特别是在结构健康监测领域，分布式光纤传感技术因其高灵敏度、高空间分辨率和长距离监测能力，成为了结构应变及开裂监测的重要手段。
本文将详细探讨分布式光纤传感技术在结构应变及开裂监测中的应用研究。
二、分布式光纤传感技术概述分布式光纤传感技术是一种基于光纤的光学传感技术，通过在光纤中传输的光信号与外界环境相互作用，实现对温度、应变、振动等物理量的测量。
其核心原理是利用光时域反射技术（OTDR）和光频域反射技术（OFDR）等手段，对光纤中的后向散射光信号进行分析，从而获取沿光纤分布的物理量信息。
三、分布式光纤传感技术在结构应变监测中的应用（一）应用原理在结构应变监测中，分布式光纤传感技术通过将光纤埋设或粘贴在结构物表面或内部，利用光纤对结构物的微小形变进行感知和测量。
当结构物发生形变时，光纤中的光信号会随之发生变化，通过分析这些变化，可以推算出结构物的应变情况。
（二）应用案例以大型桥梁结构为例，通过在桥梁关键部位埋设光纤传感器，可以实时监测桥梁的应变分布情况。
一旦发现异常应变，可以及时采取措施，避免桥梁发生结构性损伤或垮塌事故。
四、分布式光纤传感技术在结构开裂监测中的应用（一）应用原理在结构开裂监测中，分布式光纤传感技术可以通过检测光纤中光信号的突然变化来预测和监测结构的开裂。
当结构发生开裂时，由于裂缝的产生和发展，光纤中的光信号会受到影响，这些变化可以被传感器捕捉并分析，从而实现对结构开裂的监测。
（二）应用案例以建筑物结构为例，通过在建筑物的关键部位布设光纤传感器，可以实时监测建筑物的开裂情况。
这对于预防建筑物因开裂而导致的安全事关重大，能够为建筑物的维护和修缮提供有力支持。
五、结论分布式光纤传感技术在结构应变及开裂监测中具有重要的应用价值。
其高灵敏度、高空间分辨率和长距离监测能力使其成为了现代结构健康监测的重要手段。
分布式光纤传感网络技术的研究与应用
分布式光纤传感网络技术的研究与应用随着物联网技术的发展，分布式光纤传感网络技术作为其重要应用之一，已经开始进入人们的视野。
分布式光纤传感技术是一种通过利用光纤作为传感元件，实现对周边环境变化的实时感知和监测。
它能够对温度、形变、应变、压力等物理量的变化进行精确监测和分析。
本文将对分布式光纤传感网络技术进行研究和应用分析。
1. 分布式光纤传感技术的基本原理及优势分布式光纤传感技术是利用光纤本身的属性，将其作为传感元件，传输探测信号。
在光纤中引入探测信号光束，通过探测光束中的散射效应，实现对被监测系统中的物理量进行探测。
该技术具有传输距离远、感测范围大以及不受电磁干扰的优点，适用于场强或场分布不平均的环境，在工程实践中得到了广泛应用。
相比于传统传感方法，分布式光纤传感技术有以下显著优点：1) 可实现大范围、高精度的实时监测2) 不受被监测系统中的物理量的数量和分布位置的限制3) 实时数字化信号输出，高精度读取数据2. 典型光纤传感技术(1) 光弹效应传感技术利用光纤的弹性特性，设计一定的光栅结构，实现对被测物体的形变和应力进行测量。
(2) 光声效应传感技术通过光纤中的声波成像，可以被视为一个多点的探测器，通过探测声波的传播时间，可以计算得到被测物体的位置信息。
(3) 光纤布里渊散射传感技术利用光纤中的布里渊散射效应，实现对温度、压力等物理量的测量。
3. 分布式光纤传感网络的研究及应用分布式光纤传感网络是将多个光纤传感单元（Distributed Fiber Optic Sensors, DFOs）连接在一起，形成一个分布式传感网，来实现对被监测物体的全局监测。
随着分布式光纤传感技术的不断发展，该技术在许多领域得到了广泛应用。
(1) 油田监测光纤传感技术可以用于油田监测中，帮助工程师更好地监测生产流程中的压力、温度和流量等参数，并且可以实时监测地震等自然灾害风险，保障员工、油田设备的安全。
(2) 铁路监测利用分布式光纤传感技术对铁路进行全面监测，能够实现实时监测钢轨的热胀冷缩，以及机车疲劳等重要参数。
《分布式光纤传感器》课件
03Leabharlann 交通用于监测高速公路、 铁路和桥梁的结构健 康，确保交通安全。
04
环保
用于监测土壤、水和 空气的质量，以及污 染源的定位。
分布式光纤传感器的优势与局限性
优势 同时测量沿光纤分布的温度和应变等物理量； 高精度、高灵敏度和高分辨率；
分布式光纤传感器的优势与局限性
测量距离长，可实现连续监测； 耐腐蚀、抗电磁干扰和本征安全。
分布式光纤传感器的成本和稳定性问题也需要得到解决，以便更好地推广和应用。
分布式光纤传感器与其他传感器的集成和协同工作需要进一步研究，以提高监测系 统的整体性能和稳定性。
对未来研究和应用的建议
鼓励产学研合作，加强分布式 光纤传感器技术的研发和应用 研究，推动技术进步和产业发
展。
加强国际合作与交流，借鉴 国外先进技术和发展经验， 提高我国分布式光纤传感器
技术的国际竞争力。
鼓励企业加大投入，推动分布 式光纤传感器技术的商业化应 用，拓展应用领域和市场空间
。
THANKS
感谢观看
开发新型分布式光纤传感器技术
新材料
探索新型的光纤材料和光学器件，以 提高分布式光纤传感器的性能和功能 。
新原理
研究新的分布式光纤传感原理和技术 ，以拓展其应用领域和解决现有技术 的局限性。
05
结论
Chapter
分布式光纤传感器的重要性和应用前景
分布式光纤传感器在长距离、大范围监测中具 有明显优势，可广泛应用于石油、天然气、电 力等行业的安全监测和预警系统。
预警系统
利用分布式光纤传感器监测建筑物周围的环境变化，如地震、风力和 温度等，及时发出预警，预防潜在的自然灾害和人为破坏。
04
《2024年度BOTDR分布式光纤传感系统解调技术的研究》范文
《BOTDR分布式光纤传感系统解调技术的研究》篇一一、引言随着科技的不断进步，光纤传感技术在各个领域的应用越来越广泛。
BOTDR（基于光时域反射技术的分布式光纤传感系统）作为一种重要的光纤传感技术，以其高灵敏度、高空间分辨率和长距离监测等优势，在电力、石油、交通、环境监测等领域发挥着重要作用。
本文将重点研究BOTDR分布式光纤传感系统的解调技术，探讨其原理、应用及发展趋势。
二、BOTDR分布式光纤传感系统概述BOTDR分布式光纤传感系统是一种基于光时域反射技术的光纤传感系统，通过测量光在光纤中的传输时间及光信号的幅度变化，实现对光纤中物理量的分布式测量。
该系统主要由激光器、光纤、解调器等部分组成。
其中，解调技术是BOTDR系统的核心，直接影响到系统的性能和测量精度。
三、BOTDR解调技术原理BOTDR解调技术的核心在于对光信号的检测与处理。
当激光器发出的光脉冲在光纤中传播时，会受到外界环境的影响，产生光程变化，从而引起光信号的幅度、相位和频率等参数发生变化。
解调器通过检测这些参数的变化，将光纤中的物理量信息转换为可识别的电信号，从而实现对外界环境的监测。
四、BOTDR解调技术的研究现状目前，BOTDR解调技术的研究主要集中在提高系统灵敏度、降低噪声干扰、优化算法等方面。
通过采用高精度光电器件、优化数据处理算法等手段，不断提高BOTDR系统的性能。
此外，针对不同应用场景，研究者们还开发了多种BOTDR解调技术，如基于小波变换的解调技术、基于机器学习的解调技术等。
五、BOTDR解调技术的应用BOTDR解调技术在各个领域有着广泛的应用。
在电力系统中，可用于电缆故障定位、输电线路温度监测等；在石油化工领域，可用于油气管线泄漏检测、油井温度压力监测等；在交通领域，可用于桥梁、隧道等基础设施的健康监测；在环境监测领域，可用于地震预警、气象监测等。
通过应用BOTDR解调技术，可以提高监测的准确性和可靠性，为各个领域的安全运行提供有力保障。
分布式光纤传感器
φ-OTDR扰动定位
φ-OTDR灵敏度高并且可 以实现多点扰动定位，但 是由于对激光器线宽要求 很高(kHz)，导致成本很 高。 图4 φ-OTDR扰动定位
COTDR相干检测扰动定位
通过相干检测技术可以大幅 度提高φ-OTDR的信噪比， 通过相干技术实现φ-OTDR 解调的方法叫做COTDR，其 系统搭建图如下所示。 图5 相干检测OTDR
布里渊散射的频移分量由声波产生的移动光栅引 起，光栅以声速在光纤中传播，且声速与光纤温 度和应力有关，两个布里渊频移分量均携带光纤 局部温度与应力信息。
散射光的布里渊频移随温 度和应力的变化见图1的散 射图谱。点击进入散射光 谱图
BOTDR应变测量 原理图
布里渊频移与温度和应变的 线性关系。 图11 布里渊频移与温度、应 力的线性关系 图12 BOTDR应变测量原理图
分布式传感器可以准确测量光 纤沿线上任意一点上的应力、 温度、振动等信息。
光纤中的散射信号
光纤中的散射信号主要包括三类：
瑞利散射，由折射率起伏引起； 拉曼散射，由光学声子引起； 布里渊散射，由声学声子引起。
其散射光谱图入下：
图1 散射光谱图
OTDR技术
散射类光纤传感主要运用OTDR技术实现，此技术通过 向光纤中注入光脉冲并接收光纤内的后向散射光实现 传感，外部事件会对后向散射光的幅度、相位、波长
到的应变差值曲线，若其中的应变值超出了设定的警戒值，即触发报警。
02 图14 光缆的固定
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光 加
副
纤 标
题
传 感 器
分布式光纤传感器
光纤周界安防系统主要基于分布式光纤振动传感器。将光纤固定于需要传 感的围栏上，当有外界入侵时，光纤中的传感信号受到入侵信号的调制而 发生变化，通过分析这个变化就得到入侵的具体位置，从而实现分布式入 侵检测。
分布式光纤传感的基本原理
分布式光纤传感的基本原理一、引言分布式光纤传感技术是利用光纤作为传感器，通过对光纤中的光信号进行分析和处理，实现对物理量的测量和监测。
该技术具有高精度、高灵敏度、可靠性高等优点，在工业、交通、环保等领域得到了广泛应用。
二、基本原理1. 光纤传感器的工作原理光纤传感器是基于光学原理设计制造的一种传感器。
其主要组成部分是光源、光纤和检测系统。
在测量过程中，光源会向光纤中发射一束激光或LED等光线，经过反射或散射后再返回检测系统进行信号处理。
2. 光纤传感器的分类根据不同的测量原理和应用场景，可以将光纤传感器分为多种类型。
常见的有：（1）布拉格反射式（FBG）传感器：利用布拉格反射原理实现对温度、压力等物理量的测量。
（2）拉曼散射式（Raman）传感器：利用拉曼效应实现对温度、压力等物理量的测量。
（3）雷达式（OTDR）传感器：利用光时域反射原理实现对光纤长度、损耗等物理量的测量。
（4）弯曲式传感器：利用光纤弯曲时产生的信号变化实现对温度、应力等物理量的测量。
3. 分布式光纤传感技术的原理分布式光纤传感技术是一种基于拉曼效应原理的传感技术。
在这种技术中，通过向光纤中注入一束高功率激光，使其产生拉曼散射效应。
当激光与介质相互作用时，会产生散射光信号，并且随着介质内部物理参数的变化而发生频移。
通过对散射光信号进行分析和处理，可以得到介质内部物理参数分布情况。
4. 分布式温度传感原理在分布式温度传感中，通过向被测物体表面附近埋设一根特殊的分布式光纤，在激光作用下，可以得到介质内部温度变化情况。
具体原理如下：（1）激光器向被测物体表面附近注入高功率激光。
（2）激光与介质相互作用，产生拉曼散射光信号。
（3）散射光信号经过分析和处理，得到介质内部温度分布情况。
三、应用领域分布式光纤传感技术具有广泛的应用领域，在以下几个方面得到了广泛的应用：1. 石油化工行业在石油化工行业中，分布式光纤传感技术可以实现对管道温度、压力等物理量的实时监测。
分布式光纤传感技器
（1）衰减死区 从反射点开始到接收机恢复到后向散射电平约0.5dB的范围内的这段距离。 也就是OTDR能再次测试损耗和衰减的点。 （2）事件死区 从OTDR接收到的反射点开始，到OTDR恢复到最高反射点1.5dB以下这段 距离。在这以后才能发现是否还有地二个反射点，但还不能测试损耗和衰 减。
由光源、传感、信号处理和显示三部分组成。
光源
光纤耦合器
光探测器
光放大器
被测光纤 示波器 信号处理
关键技术：① 大功率、窄脉冲输出，② 低噪声、高灵敏度光探测，
5
③ 高速率信号处理
6 分布式光纤传感器的特征参量
① 空间分辨率 对沿传感光纤的长度分布的被测量进行测量时所能分辨的最小空间距离
。影响因素： 脉冲的持续时间，探测器的响应时间。
▪ 30 km的FGC-30拉曼测温系统，其空间分辨率为3m、
温度分辨率为0.1℃、测温范围为0～+100℃
测温原理
斯托克斯光：波长大于入射光 反斯托克斯光：波长小于入射光
Is 斯托克斯光光强 Ias 反斯托克斯光光强
温度变化
测温原理：Ias/Is＝ae-kcv/kT
Is不变 Ias变化
光源
耦合器
35
ROTDR——传感原理
拉曼散射由分子热运动引起，所以拉曼散射光 可以携带散射点的温度信息。
反斯托克斯光的幅度强烈依赖于温度，而斯托 克斯光则不是。则通过测量斯托克斯光与反斯 托克斯光的功率比，可以探测到温度的变化。
由于自发拉曼散射光一般很弱，比自发布里渊 散射光还弱10dB，所以必须采用高输入功率， 且需对探测到的后向散射光信号取较长时间内 的平均值。
② 时间分辨率 传感器对被测量进行测量时，达到被测量的分辨率所需的时间。表征传
分布式光纤传感器 分类
分布式光纤传感器1. 简介分布式光纤传感器（Distributed Fiber Optic Sensor，简称DFOS）是一种利用光纤作为传感器的传感技术。
光纤传感器将光纤作为传感元件，通过测量光纤中的光信号的改变，实现对物理量的测量和监测。
相比传统传感器，分布式光纤传感器具有全光电传输、大范围、高灵敏度、抗电磁干扰等优点，被广泛应用于工业、军事、交通、环境监测等领域。
2. 工作原理分布式光纤传感器的工作原理基于光纤中的光信号的改变。
一般来说，光纤传感器可以通过两种方式实现对物理量的测量：基于光纤的干涉原理和基于光纤的散射原理。
2.1 基于光纤的干涉原理基于光纤的干涉原理是利用光纤中的光信号的干涉现象来测量物理量。
光纤传感器一般采用光纤的两个光束进行干涉，通过测量干涉光信号的强度或相位变化，来获得物理量的信息。
2.2 基于光纤的散射原理基于光纤的散射原理是利用光纤中的光信号的散射现象来测量物理量。
光纤传感器通过测量散射光信号的强度、频谱或时间延迟等参数的变化，来获得物理量的信息。
3. 分类根据传感原理、传感方式和应用领域的不同，分布式光纤传感器可以分为多个分类。
下面将介绍几种常见的分类方式。
3.1 基于传感原理的分类根据传感原理的不同，可以将分布式光纤传感器分为基于干涉原理和基于散射原理的两类。
3.1.1 基于干涉原理的分布式光纤传感器基于干涉原理的分布式光纤传感器主要包括光纤干涉仪、光纤布拉格光栅传感器等。
这类传感器通过测量光纤中的干涉光信号的强度或相位变化，实现对物理量的测量。
3.1.2 基于散射原理的分布式光纤传感器基于散射原理的分布式光纤传感器主要包括光纤布里渊散射传感器、光纤拉曼散射传感器等。
这类传感器通过测量光纤中的散射光信号的强度、频谱或时间延迟等参数的变化，实现对物理量的测量。
3.2 基于传感方式的分类根据传感方式的不同，可以将分布式光纤传感器分为连续式和离散式两类。
3.2.1 连续式分布式光纤传感器连续式分布式光纤传感器是指将光纤作为连续的传感元件，沿着被测量对象的长度方向进行布置，实现对整个长度范围内物理量的测量。
《BOTDR分布式光纤传感信号处理关键技术研究》范文
《BOTDR分布式光纤传感信号处理关键技术研究》篇一一、引言随着科技的不断进步，分布式光纤传感技术在通信、环境监测、工业安全等领域的应用日益广泛。
其中，基于光时域反射（OTDR）技术的BOTDR（Brillouin Optical Time Domain Reflectometer，布里渊光时域反射)以其长距离、高灵敏度及无源测量等特点受到重视。
而关于BOTDR分布式光纤传感信号处理关键技术的研究，对于提高系统性能、拓展应用领域具有重要意义。
本文将针对BOTDR分布式光纤传感信号处理的关键技术进行深入研究，以期为相关领域的研究与应用提供参考。
二、BOTDR分布式光纤传感技术概述BOTDR技术利用布里渊散射效应，通过测量光在光纤中的传输时间及频率变化来感知外部信息。
其工作原理主要基于脉冲激光器产生的光脉冲在光纤中传播时产生的散射现象。
BOTDR 技术的优势在于长距离测量、高灵敏度及无源测量，但同时也面临着信号处理复杂、噪声干扰等问题。
三、BOTDR分布式光纤传感信号处理关键技术（一）信号采集与预处理BOTDR系统通过接收光纤中的散射光信号来获取外部信息。
由于实际环境中存在各种噪声干扰，如瑞利散射噪声、光纤弯曲引起的非线性效应等，因此需要对采集到的信号进行预处理，以降低噪声、提高信噪比。
常见的预处理方法包括滤波、去噪、数据压缩等。
（二）信号特征提取BOTDR系统的关键在于从采集到的信号中提取出有用的信息。
这需要采用先进的信号处理算法，如小波变换、傅里叶变换等，以实现信号的特征提取和参数估计。
此外，针对BOTDR系统的特点，还可以采用基于模式识别的算法进行特征提取，如支持向量机、神经网络等。
（三）信号传输与解调在BOTDR系统中，信号的传输和解调是关键环节。
为了提高系统的抗干扰能力和传输距离，需要采用适当的调制和解调技术。
常用的调制技术包括幅度调制、频率调制等；解调技术则包括匹配滤波器解调、相干解调等。
分布式光纤传感技术原理
分布式光纤传感技术原理分布式光纤传感技术听起来有点高深，但其实它就像给光纤装上了“千里眼”，能够随时随地监测周围的变化，简直是现代科技的小神通啊！想象一下，一根细细的光纤像蛇一样蜿蜒在大地深处，它可是个“多面手”，无论是温度、压力，还是振动，通通能感知。
而且这根光纤可不是普通的绳索，里面装着光的“精灵”，它们来回穿梭，把周围的“八卦”传递给我们，就像无形的网络一样。
光纤是怎么做到这些的呢？说白了，就是利用了光的特性。
光在光纤里跑的时候，会遇到不同的环境变化，比如温度一升高，光的传播速度就会发生变化，结果就是光信号的“面子”变了，这样我们就能知道环境发生了什么事情，简直是透视眼的感觉！想想看，平常我们没法看到的地底深处，现在都能通过光纤一一掌握，真是让人惊叹。
这种技术的应用可广泛了。
比如说，建设桥梁、隧道，甚至监测大坝的安全，这都能用到分布式光纤。
想象一下，工程师们在施工时，光纤在地下默默工作，发现问题时就像给大家敲响了警钟，不让危险悄悄来临，安全感满满的！这就像是在给我们铺了一条“安全之路”，让人心里倍儿踏实。
除了安全监测，这项技术还在能源领域大展拳脚。
比如说，在油气管道里，光纤可以实时监测管道的状态，发现泄漏就能及时处理，避免资源浪费。
就像是管道里的“健康检查”，只要一有异常，立刻就能知道，真是给这些隐秘的管道上了“心电图”，让人倍感安心。
在农业领域，分布式光纤也能发挥其大作用。
想象一下，农田里的光纤可以监测土壤的湿度和温度，帮助农民决定何时灌溉、施肥，达到事半功倍的效果。
这样一来，农民就不再是靠天吃饭，完全可以通过数据来管理自己的农田，简直是让农活变得轻松多了，谁不想多点科技加持呢？技术再好，总有些挑战。
比如，光纤的布设需要考虑很多因素，比如环境的复杂性、成本等等。
可别小看了这些挑战，它们就像是生活中的小插曲，虽然让人头疼，但只要努力，总能找到解决的办法。
人们正在不断探索，改进这项技术，毕竟，科技的发展永无止境，谁不想追求更好的效果呢？就这样，分布式光纤传感技术像一位默默无闻的英雄，守护着我们生活的方方面面。
分布式光纤传感技术
分布式光纤传感技术瑞利散射是入射光与介质中的微观粒子发生弹性碰撞引起的，散射光的频率与入射光的频率相同。
一般采用光时域反射（OTDR）结构来实现被测量的空间定位。
瑞利散射的原理是沿光纤传播的光在纤芯内各点都会有损耗，一部分光沿着与光纤传播方向成180°的方向散射，返回光源。
利用分析光纤中后向散射光的方法测量因散射、吸收等原因产生的光纤传输损耗和各种结构缺陷引起的结构性损耗，通过显示损耗与光纤长度的关系来检测外界信号场分布于光纤上的扰动信息。
由于瑞利散射属于本征损耗，因此可以作为应变场检测参量的信息载体，提供沿光路全程的单值连续检测信号。
利用光时域反射（OTDR）原理来实现对空间分布的温度的测量。
当窄带光脉冲被注入到光纤中去时，该系统通过测后向散射光强随时间变化的关系来检查光纤的连续性并测出其衰减。
入射光经背向散射返回到光纤入射端所需的时间为t，激光脉冲在光纤中所走过的路程为2L=v*t。
v是光在光纤中传播的速度，v=c/n，c 为真空中的光速，n为光纤的折射率。
在t时刻测量的是离光纤入射端距离为L处局域的背向散射光。
采用OTDR技术，可以确定光纤处的损耗，光纤故障点、断点的位置。
可以看出，在光纤背向散射谱分布图中，激发线两侧的频谱是成对出现的。
在低频一侧频率为的散射光为斯托克斯光Stokes；在高频的一侧频率为的散射光为反斯托克斯光anti-Stoke，它们同时包含在拉曼散射和布里渊散射谱中。
光纤中的散射光谱1. 基于瑞利散射的光纤传感技术原理瑞利散射主要特点有：(1) 瑞利散射属于弹性散射，不改变光波的频率，即瑞利散射光与入射光具有相同的波长。
(2) 散射光强与入射光波长的四次方成反比，即上式表明，入射光的波长越长，瑞利散射光的强度越小。
(3) 散射光强随观察方向而变，在不同的观察方向上，散射光强不同，可表示为其中，为入射光方向与散射光方向的夹角；是方向上的散射光强。
(4) 散射光具有偏振性，其偏振程度取决于散射光与入射光的夹角。
分布式光纤传感原理
分布式光纤传感原理
分布式光纤传感技术是一种基于光学原理的传感技术，它利用光纤作为传感元件，通过采集光纤中的光信号来实现对物理量的测量。
该技术具有分布式、高精度、实时性和可靠性等优点，被广泛应用于油气管道、电力系统、交通运输、环境监测等领域。
光纤传感系统的原理是利用光纤作为传感元件，将其作为传输介质，通过光的传播和反射来实现对物理量的测量。
光纤传感系统主要由光源、光纤、光学器件和光电检测器等组成，其中光纤是传感的核心部件。
在分布式光纤传感系统中，光纤被铺设在被测物体上，并且光纤中不断发射和接收光信号。
当光线经过被测物体时，光的传播速度和路径会受到物体的影响而发生变化。
利用这种变化，可以通过解析光信号来推断出被测物体的状态和特征。
分布式光纤传感系统的工作原理是基于光纤的散射效应和干涉效应。
光纤中的散射效应是指当光线通过光纤时，会与光纤中的杂质和缺陷等散射中的光线发生干涉，从而产生散射效应。
光纤中的干涉效应是指当光线经过光纤时，由于光线的折射和反射等造成的相位差异，会产生干涉效应。
利用光纤传感技术可以实现对温度、应变、压力、振动等物理量的
测量。
例如，在石油管道中铺设光纤，可以实现对管道温度和应变的实时监测。
在电力系统中，通过铺设光纤，可以实现对电力设备的温度和振动等参数的监测，从而实现对电力设备的健康状态进行监测和预测。
分布式光纤传感技术是一种基于光学原理的高精度、实时性和可靠性的传感技术，被广泛应用于各种工业和民用领域中。
未来，随着光纤技术的不断发展和完善，分布式光纤传感技术也将不断提升其应用范围和技术水平。
分布式光纤传感技术
更高的空间分辨率，达mm级
• 解调方式： 温度/应变/位移等对应反射波的波长偏移
干涉法：波长转换为相位
F-P可调滤波法：压电陶瓷驱动改变F-P 滤波波长，反射波的波长转换为驱动电压。 技术比较成熟。
边沿滤波法：有一定单值边沿的滤波器， 波长对应滤波器的透过率。
• 5、布里渊分布式光纤传感技术 相对于拉曼散射，布里渊散射具有：更小 的频移，更高的功率。 分两类：布里渊散射一般有自发散射和受 激散射。基于自发布里渊散射的BOTDR,基 于受激布里渊散射的BOTDA。
• 拉曼传感原理 基于背向拉曼散射原理，采用OTDR方式进 行空间定位。
光源
光电 探测
信号 处理
OTDR简图
OTDR定位原理：探测点位置、光在光纤 中传播的速度、探测时间三者的关系
分为：光发送模块、光传输模块、光信号 采集模块
• 利用背向拉曼散射光测量温度 反斯托克斯光对温度敏感度高于斯托克斯光。 当入射光、光纤等因素确 定时，每一点的反 斯托克斯光功率随温度而变化。 • 信号解调 有多种方法，对温度进行标定。 常用的一种：T=T0时，得到P(AS)/P(S)的曲 线。T=T1时，得到P(AS)/P(S)的另外一条曲 线。通过两条曲线对比，得到温度分布曲线。
∆t
信号臂
预调制 光源
参考臂
延长线
光电探测 相关运算
• 提高定位精度的一种方法：预调制 • 在信号臂和参考臂的输入端对光信号进行 相位的预调制，调制频率远高于振动产生 的频率。
振动
本振光相位
信号光相位
三、分布式传感关键技术
• 1、微弱信号的检测和噪声的抑制： 瑞利散射光、拉曼散射光、布里渊散射光都 比较微弱。 光噪声和电噪声也不利于信号的解调。
分布式光纤传感系统的设计与实现
分布式光纤传感系统的设计与实现随着科技的不断发展，传感技术也得到了很大的提升。
传感技术已经广泛应用于各个领域，并且有着非常广泛的应用前景。
其中，分布式光纤传感系统是目前应用非常广泛的一种传感技术。
本文将介绍分布式光纤传感系统的设计与实现过程。
一、分布式光纤传感系统的基本原理分布式光纤传感系统是通过将光纤作为传感器，利用光纤本身的特性来进行物理量的测量。
基本原理是利用光纤的反射特性，将光纤作为一种传感器，通过测量反射光的强度、时间等参数，来实现对物理量的测量。
通过对光纤中的光信号进行加工处理，可以得到被测量物理量的信息。
二、分布式光纤传感系统的设计分布式光纤传感系统的设计主要包括了以下几个方面：（1）光纤的选用光纤是分布式光纤传感系统的核心组件。
因此，在设计分布式光纤传感系统时，必须选择性能优良的光纤。
在选择光纤时需要关注的因素包括：光纤的反射特性、光的损耗、光纤的传输距离等。
（2）光源的选用在分布式光纤传感系统中，光源用来将光信号传输到光纤的一端。
因此，在设计分布式光纤传感系统时，需要选择适合的光源。
可以选择激光光源或者LED光源。
（3）光纤探头的设计光纤探头是指将光纤的一端放置在被测量物体表面上的一种装置。
光纤探头的设计直接影响分布式光纤传感系统的测量效果。
（4）光信号采集系统的设计光信号采集系统主要负责对反射光信号进行采集和处理。
通过光信号采集系统，可以得到被测量物理量的信息。
三、分布式光纤传感系统的实现分布式光纤传感系统的实现需要进行以下几个方面的工作：（1）光纤的焊接在实现分布式光纤传感系统时，需要对光纤进行连接和焊接。
因此，在实现分布式光纤传感系统时，需要进行光纤的焊接操作。
（2）光信号采集系统的实现为了使分布式光纤传感系统能够正常工作，需要实现光信号采集系统。
该系统主要包括了光信号采集器和信号处理器两部分。
通过这一部分的工作可以实现对光信号的采集和处理。
（3）光纤探头的设计和制造光纤探头是分布式光纤传感系统的关键部件之一。
分布式光纤传感和相干光通信技术
分布式光纤传感和相干光通信技术咱今天来聊聊分布式光纤传感和相干光通信技术这两个听起来挺高深的玩意儿。
先说说分布式光纤传感吧。
这东西啊，就像是给光纤安了一双超级敏感的眼睛。
你想啊，光纤就像一条长长的线，平时我们只知道它能用来传输信号，比如我们上网、打电话的时候信号就是通过光纤传过来的。
但分布式光纤传感可不一样，它能让光纤不仅仅是传输信号的通道，还能变成一个能感知周围环境的“小侦探”。
比如说，要是在一条管道旁边铺设了光纤，通过分布式光纤传感技术，就可以检测到管道有没有泄漏。
如果管道里的液体或者气体泄漏了，会引起周围环境的一些变化，比如温度、压力的变化。
而光纤就能敏锐地察觉到这些变化，然后把信息传回来，让人们知道管道出问题了。
在一些大型的建筑物或者桥梁上，也可以用分布式光纤传感来监测结构的健康状况。
如果建筑物或者桥梁出现了裂缝、变形等问题，光纤也能感应到，并及时发出警报。
这样就能提前发现问题，避免发生危险。
而且啊，分布式光纤传感还有一个很大的好处，就是它可以覆盖很长的距离。
不像一些传统的传感器，只能监测一个小范围的地方。
光纤可以很长很长，所以可以同时监测很大一片区域。
这在一些大型的工程或者基础设施中就特别有用。
接下来咱再说说相干光通信技术。
这相干光通信啊，就像是给光通信加上了一把“超级利器”。
你知道我们平时上网、打电话用的光通信吧，就是通过光来传输信息。
但是普通的光通信有时候会受到一些干扰，信号可能会变弱或者出现错误。
而相干光通信技术就可以解决这些问题。
相干光通信是怎么做到的呢？它就像是让光变得更加“听话”。
通过一些特殊的技术手段，让光的频率、相位等特性更加稳定和可控。
这样一来，光在传输信息的时候就更加准确和可靠了。
在长距离的通信中，相干光通信可以让信号传输得更远，而且质量更好。
它可以减少信号的衰减和失真，让我们在很远的地方也能清晰地通话、流畅地上网。
而且，相干光通信还可以提高通信的容量。
现在我们对通信的需求越来越大，要传输的数据也越来越多。
《BOTDR分布式光纤传感信号处理关键技术研究》
《BOTDR分布式光纤传感信号处理关键技术研究》篇一一、引言BOTDR（Brillouin Optical Time Domain Reflectometry）是一种基于布里渊散射的分布式光纤传感技术，具有长距离、高分辨率和实时监测等优点，在通信、能源、军事等领域有着广泛的应用前景。
然而，由于光纤中布里渊散射信号的复杂性，BOTDR 信号处理面临着诸多挑战。
本文旨在研究BOTDR分布式光纤传感信号处理的关键技术，为相关领域的研究和应用提供参考。
二、BOTDR分布式光纤传感技术概述BOTDR技术利用布里渊散射效应，通过测量光脉冲在光纤中的传输时间来获取光纤沿线的温度、应变等物理信息。
其工作原理为：激光器发出的光脉冲在光纤中传播时，与光纤中的声波相互作用，产生布里渊散射光。
通过分析散射光的频率、强度等信息，可以推导出光纤沿线的物理参数。
三、BOTDR信号处理关键技术（一）信号采集与预处理BOTDR信号的采集是整个处理过程的第一步。
由于光纤中布里渊散射信号的复杂性，采集到的原始信号往往包含大量的噪声和干扰。
因此，需要进行预处理以提取有用的信息。
预处理主要包括滤波、放大和数字化等步骤，以提高信噪比，为后续的处理和分析提供可靠的原始数据。
（二）信号分析信号分析是BOTDR信号处理的核心环节。
通过对预处理后的信号进行频谱分析、时频分析等手段，可以提取出光纤沿线各点的温度、应变等物理信息。
此外，还需要对信号进行模式识别和特征提取，以实现分布式光纤传感的实时监测和预警。
（三）数据处理与算法优化为了提高BOTDR系统的性能和准确性，需要对采集到的数据进行处理和算法优化。
这包括数据校正、去噪、插值等步骤，以消除系统误差和噪声干扰。
同时，还需要对算法进行优化，以提高数据处理的速度和精度，满足实时监测的需求。
四、关键技术研究进展（一）信号采集与预处理技术进展近年来，随着传感器技术和数字信号处理技术的发展，BOTDR信号的采集和预处理技术取得了显著进步。
分布式光纤传感技术
分布式光纤传感技术近年来，随着物联网的快速发展，分布式光纤传感技术越来越受到人们的关注。
它是一种新型的传感技术，可以大幅度提高光纤传感的灵敏度和距离，实现对物理环境的实时监测和分布式测量。
本文将从分布式光纤传感技术的基本原理、优点和应用领域等方面进行详细介绍。
一、分布式光纤传感技术的基本原理分布式光纤传感技术是利用纤芯中的散射光和弯曲光来实现对物理环境的实时监测和分布式测量的一种技术。
采用光纤作为传感器，不仅可以实现具有高灵敏度和高精度的测量，而且可以全方位地对物理环境进行监测。
与传统传感技术相比，分布式光纤传感技术具有以下两个特点：1. 分布式感知：分布式光纤传感技术采用一根连续的光纤，通过对光纤的每一段进行监测和测量，达到对整个传感区域进行实时监测和分布式测量的效果，从而可以得到因信号变化而产生的光纤的相应变化。
2. 时间域分析：分布式光纤传感技术是一种基于时间域反射和散射的技术，通过光纤中的微小变化来反映被传感物理量的变化。
采用这种方法可以实现实时监测和分布式测量，同时还可以根据散射和反射光的性质得到更高精度的测量结果。
二、分布式光纤传感技术的优点分布式光纤传感技术具有以下三个优点：1. 高精度：分布式光纤传感技术可以实现对很小的信号和变化的测量，能够达到高精度的检测目的。
它可以实现对多个物理参量的同时测量，并从各个方向和位置监测。
2. 长距离：分布式光纤传感技术的传输距离很远，传感器仅需要一根连续的光纤即可实现全方位的物理参数监测，无需增加其它传感器或者设备，可以节约大量的成本。
3. 实时性：分布式光纤传感技术可以实现对物理环境的实时监测和分布式测量，这一优点也是区别于传统传感技术的重要因素之一。
三、分布式光纤传感技术的应用领域1. 油田勘探：分布式光纤传感技术可以应用于油田勘探，实现对油井，油管，地层渗透率等参数的实时监测和分布式测量。
可以及时掌握油田的状态，提高油田勘探和开发的效率。
第九章分布式光纤传感技术
8
（上）有干扰时光强信号的理论计算值（下）实验值
2 散射型光纤传感器
利用背向瑞利散射——OTDR 利用布里渊散射——B-OTDR、 B-OTDA 利用拉曼散射——R-OTDR
9
(1)光纤中的背向散射光分析
斯托克斯光
反斯托克斯光
布里渊散射和拉曼散射
在散射前后有频移，是
10
非弹性散射
(2)BOTDR——光时域布里渊散射光纤传感器
当传感光纤没有受到干扰时，干涉现象趋于稳定；受到 外界干扰时，正反向两光束会产生不同的相移，并于耦 合器处发生干涉，干涉信号的光强与干扰发生位置具有 一定关系。
R1 R2
Sagnac干涉仪的另一个典型应用是 光纤陀螺，即当环形光路有转动时， 顺逆时针的光会有非互易性的光程7 差，可用于转动传感
光纤SAGNAC干涉型分布式传感器定位原理
较高测温精度
返回的信号弱，大功率光源
三种分布式光纤温度传感器参数比较
传感类型
工作带宽 测量时间 高速采样 信号处 光源 理
拉曼时域法 宽
短
需要
简单 几百nW
拉曼频域法 窄
长
不需要 复杂 几百nW
布里渊时域法 宽
短
需要
简单 几十nW
窄
长
不需要 复杂 几十nW
布里渊频域法
空间分辨 温度分辨 传感距离
率
此方法上世纪80年代就已被提出，并商用化。
26
ROTDR——传感原理
光纤中自发拉曼散射的反斯托克斯光与温度紧密 相关。常温下(T=300K)其温敏系数为8‰/℃。 采用反斯托 克斯与斯托克斯比值的分布式光纤温度测量，其结果消除 了光源波动、光纤弯曲等因素的影响，只与沿光纤的温度 场有关，因此可长时间保证测温精度。
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可在很大的空间范围内连续的进行传感，是其突出 优点。 传感和传光为同一根光纤，传感部分结构简单，使 用方便。 与点式传感器相比，单位长度内信息获取成本大大 降低，性价比高。
3
分布式光纤传感器的特征参量
空间分辨率
指分布式光纤传感器对沿光纤长度分布的被测量进 行测量时所能分辨的最小空间距离。 指分布式光纤传感器对被测量监测时，达到被测量 的分辨率所需的时间。 指分布式光纤传感器对被测量能正确测量的程度。
需要激光器的输出稳定、线宽窄，对光源和控制系统 的要求很高； 由于自发布里渊散射相当微弱（比瑞利散射约小两个 数量级），检测比较困难，要求信号处理系统具有较 高的信噪比; 由于在检测过程中需进行大量的信号加法平均、频率 25 的扫描等处理,因而实现一次完整的测量需较长的时间, 实时性不够好。
缺点：
检测30km
光纤沿线的应变，
空间分辨力可达1m。 应变精度: 20 μe (0.002%) 温度精度 : 1° C
取样时间 : 20 s 至 5 min (典型值：2 min)
26
（3）ROTDR——光时域拉曼散射光纤传感器 拉曼散射产生机理：
在任何分子介质中，光通过介质时由于入射光与分子 运动相互作用会引起的频率发生变化的散射，此过程 为拉曼散射 量子力学描述：分子吸收频率为 V0的光子，发射V0-Vi 的光子，同时分子从低能态跃迁到高能态（对应斯托 克斯光）；分子吸收频率为V0的光子，发射V0+Vi的光 子，同时分子从高能态跃迁到低能态（反斯托克斯光 ）。
2 neff /
是光在光纤中的传播常数
由于相位变化很难直接检测，所以实 际中通常使光发生干涉，将相位的变 化转变为光强的变化进行检测，之后 再解调获得相位变化
光的干涉
光的干涉条件：
相干光源S1、S2发出的光 波在空间P点相遇，两列波 在P点的干涉本质上是两个 同方向、同频率的电磁简 谐振动的叠加。
30
(5)分布式光纤传感技术的应用
31
分布式光纤传感技术的应用——周界防护
根据防范的不同场合和要求，光 纤可以构成各种形状，环置于需 要防范的周界处的适当位置，当 入侵者侵入时，系统都会发出告 警信号
光缆传感监控系统工程施工实例
32
光波所为国庆 60 周年通州阅兵村提供的光 缆预警系统采用的就是分布式光纤传感技术
28
ROTDR——传感原理
光纤中自发拉曼散射的反斯托克斯光与温度紧密 相关。常温下 (T=300K) 其温敏系数为 8‰/ ℃。 采用反斯 托克斯与斯托克斯比值的分布式光纤温度测量，其结果消 除了光源波动、光纤弯曲等因素的影响，只与沿光纤的温 度场有关，因此可长时间保证测温精度。
29
基于自发拉曼散射的分布式光纤温度传感器原理
信号处理的目标——2).对干扰事件进行定位 （适用于周界监控及管道监控等应用）
A点和B点分别对应M-Z干 涉仪两个耦合器的位置。 P点是干扰发生的位置
使用时使干涉仪 两臂中同时存在 顺时针和逆时针 传输的光 通过顺时针和逆时针传输的相位受干扰光 信号到达 A 点和 B 点的时延差可计算出产 生干扰的位置。 T ( L 2Z ) / V
斯托克斯光
反斯托克斯光
布里渊散射和拉曼散射 在散射前后有频移，是 非弹性散射
14
（2）光时域反射 (OTDR)技术
光时域反射
(OTDR：Opitcal Time-Domain Reflectometry)技术最初被用于检验光纤线路的 损耗特性以及故障分析。 当光脉冲在光纤中传输的时候，由于光纤本身的 性质、连接器、接头、弯曲或其他类似事件而产 生散射、反射，其中背向瑞利散射光和菲涅尔反 射光将返回输入端（主要是瑞利散射光，瑞利散 射是光波在光纤中传输时由于光纤纤芯折射率在 微观上的起伏而引起的线性散射，是光纤的固有 特性）。 光时域反射计将通过对返回光功率与返回时间的 关系获得光纤线路沿线的损耗情况。
分布式光纤传感技术用于航空领域的多参量监测
光纤蒙皮
传感器布测区域
太空飞船X-38的再入式实验飞行器 （NASA图片） a.分布式温 度传感方案 沿光纤传输光的 背向散射分量 光纤温度传 感元平面 输出信号
损伤探测
b.分布式应 力传感方案 埋入光纤 应力传感 元
输入信号
光纤监测网
输出信号
34
输入信号
分布式光纤传感技术与应用
内容概要
光纤传感技术简介
光纤传感器的分类 光纤传感技术的发展 分布式光纤传感技术
相位调制型分布式传感器 散射型分布式传感器
分布式光纤传感技术的应用
分布式光纤传感技术
利用光波在光纤中传输的特性，可沿光纤长度
方向连续的传感被测量（如温度、压力、应力 和应变等） 光纤既是传感介质，又是被测量的传输介质。 优点：
BOTDR——传感原理
布里渊散射光频移会随着温度和光纤应变的上升
而线性增加： fB=fB0+ f TT(℃)+ f εε(με)
通过测量布里渊 散射光 频移 和光功率，就可以求得被测 量点的温度和应力的大小。
布里渊散射光功率会随温度的上升而线性增加,随
应变增加而线性下降：
PB=PB0+ P TT(℃)+ P εε(με)
15
光时域反射 (OTDR)技术
散射型分布式传感技术对被测量的空间定位多基于光时域 反射 技术，即向光纤中注入一个脉冲，通过反射信号和入 射脉冲之间的时间差来确定空间位置。
d为事件点距离系统终端的距离，c为真空光速，n为光纤有效折射率
c d 2n 脉冲的重复频率决定了可监测的光纤长度，而脉冲的宽度 决定了空间定位精度（10ns宽度对应空间分辨率1m）。
2
干涉仪输出功率的随机变化
以M-Z干涉仪作为周界监 控系统时 ，入侵事件出 现将导致接收信号功率8 的变化
M-Z干涉型光纤传感器的信号处理
信号处理的目标——1).对干扰事件进行定性
通过解调获得干扰臂的相位变化，进而根据相 位变化情况分析干扰产生原因。
利用3*3耦合器解调原理图
9
M-Z干涉型光纤传感器的信号处理
输入脉冲
参考信号
计 算 机
后向喇曼 散射信号
光纤 2km (GI62.5/125)
信号 处理 电路
信号 放大 电路
光电探测器 光电探测器
各种分布式光纤传感技术的应用
传感原理 传感监测量 B-OTDR 应力，温度 R-OTDR
M-Z Sagnac
温度
微振动 较有规律 的微振动
应用领域 管道泄露监测，结构健 康监测等 油气油井里温度分布监 测、管道泄露监测等 周界防护等 气体管道泄露监测、周 界防护等
27
ROTDR——传感原理
拉曼散射由分子热运动引起，所以拉曼散射光
可以携带散射点的温度信息。 反斯托克斯光的幅度强烈依赖于温度，而斯托 克斯光则不是。则通过测量斯托克斯光与反斯 托克斯光的功率比，可以探测到温度的变化。 由于自发拉曼散射光一般很弱，比自发布里渊 散射光还弱10dB，所以必须采用高输入功率， 且需对探测到的后向散射光信号取较长时间内 的平均值。 此方法上世纪80年代就已被提出，并商用化。
BOTDR 系 统 从 一 端 输 入 泵 浦 脉冲，在同一端检测返回信号 的中心波长和功率。使用方便， 但自发布里渊散射信号很微弱， 检测困难。
在 BOTDA 中，处于光纤两端的可调 谐激光器分别将一脉冲光（泵浦光） 与一连续光（探测光）注入传感光 纤。利用受激布里渊散射效应，散 射光强度更强
23
10
耦合器C2和C3构成M-Z干涉仪
在计算机中对PD1和PD2接收 到的光信号进行互相关计算， 就可以获得干扰出现的时延 差，继而实现干扰定位
11
利用M-Z干涉仪进行分布式传感的系统结构图
(2) 光纤SAGNAC干涉型分布式传感器
激光器发出的光经耦合器分为两束分别耦合进由同一 光纤构成的光纤环中，沿相反方向传输，并于耦合器 处再次发生干涉。 当传感光纤没有受到干扰时，干涉现象趋于稳定；受 到外界干扰时，正反向两光束会产生不同的相移，并 于耦合器处发生干涉，干涉信号的光强与干扰发生位 置具有一定关系。
R1
R2
Sagnac 干涉仪的另一个典型应用 是光纤陀螺，即当环形光路有转动 12 时，顺逆时针的光会有非互易性的 光程差，可用于转动传感
散射型光纤传感器
利用背向瑞利散射——OTDR 利用布里渊散射——B-OTDR、 利用拉曼散射——R-OTDR
B-OTDA
13
(1)光纤中的背向散射光分析
21
BOTDR——布里渊频移系数
对于温度的布里渊频移系数是1.22M/度（@1310nm）， 1M/度（@1550nm） 对于应力的布里渊频移系数是 581M/% （ @1310nm ）， 493M/%（@1550nm） 温度的影响较小
。
22
BOTDR与BOTDA( BRILLOUIN OPTICAL TIME DOMAIN ANALYSIS)
温度场分布
分布式光纤传感技术的应用——管道泄露监测
35
如果需要测量几千米的范围内、
多达几千个点的温度，只需要
一条普通的光纤和一台小型仪
器，就可以解决问题！
分布式光纤温度检测监控系统
温度测量原理
利用背向喇曼散射测量温度的原理示意图
分布式光纤温度传感的原理
原理框图：
耦合器 光纤滤波器
激光 二极管
P
S1
r1 r2
S2
E1 a1 cos(kr1 t )