分布式光纤传感技术报告-12.10
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。
《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、引言随着科技的不断进步，分布式光纤传感技术作为一种新型的监测手段，在结构健康监测领域中发挥着越来越重要的作用。
本文旨在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，分析其技术原理、应用现状及存在的问题，并展望其未来的发展趋势。
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传输特性的传感技术，通过在光纤中传输光信号并检测其变化，实现对结构应力和开裂的实时监测。
其核心技术包括光纤的制造技术、光学传输原理、信号处理及解调技术等。
三、分布式光纤传感技术的原理与特点（一）技术原理分布式光纤传感技术利用光纤作为传感器，通过光时域反射（OTDR）技术或光频域反射（OFDR）技术，实时监测光纤中光信号的传输变化，从而推算出结构应力和开裂情况。
（二）特点1. 分布式测量：可对结构进行连续、长距离的测量。
2. 高灵敏度：能够检测到微小的结构变化。
3. 抗干扰能力强：光纤传感器对电磁干扰具有很好的抵抗能力。
4. 长期稳定性好：光纤传感器具有良好的耐久性和长期稳定性。
四、分布式光纤传感技术在结构应变及开裂监测中的应用（一）在桥梁工程中的应用桥梁是交通基础设施的重要组成部分，其安全性直接关系到人民的生命财产安全。
通过将分布式光纤传感器埋设于桥梁混凝土结构中，可以实时监测桥梁的应变及开裂情况，为桥梁的安全运营和维护提供依据。
（二）在建筑结构中的应用在建筑结构中，分布式光纤传感技术可以用于监测建筑物的应变及开裂情况，特别是在地震等自然灾害发生时，能够及时发现问题，为建筑物的安全评估和加固提供有力支持。
（三）在其他领域的应用此外，分布式光纤传感技术还可以应用于隧道、水利大坝、石油化工等领域的结构健康监测，具有广泛的应用前景。
五、现存问题与挑战虽然分布式光纤传感技术在结构健康监测中取得了显著的成果，但仍存在一些问题和挑战。
例如，传感器件的精度和稳定性有待进一步提高，信号处理和解调技术需要进一步优化等。
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。
分布式光纤传感技术
光纤光栅传感器是一种常用的光学传感器件，分布式光纤光栅就属于准分布式光纤传感器件中的一种。
选题方向合理。
请尽快确定课题完成方式，明确研究内容，尽快开展课题调研论证工作。
75分布式光纤光栅传感技术光纤传感技术是一种以光纤为媒介，光为载体，感知和传输外界信号（被测量）的新型传感技术，是伴随着光导纤维及光纤通信技术发展而逐步形成的。
在光通信系统中，光纤被用作远距离传输光波信号的媒质，在这类应用中，光纤传输的光信号受外界因素的影响越小越好，但是，在实际的光传输过程中，光纤容易受到外界环境因素的影响，如温度、压力、应变等外界条件的变化将引起光纤中传输光波的特征参数如频率、相位、光强、偏振态等的变化，通过测量这些参数的变化，就可以得到外界作用于光纤的物理量，这就是光纤传感技术。
光纤传感技术的基本原理是：将光源的光入射进光纤，当光在光纤中传输的过程中受到外界物理量影响，使得被测参数与光纤内传输的光相互作用，进行调制，从而使其光学性质如光的频率、波长(颜色)、强度、相位、偏振态等发生变化成为被调制的信号光，然后将这一调制的信号光送入光探测器中进行解调，经信号处理后就可获得被测参数。
光纤传感器与传统传感器相比具有许多明显优势：1）体积小、重量轻，几何形状具有多方面的适应性，可以做成任意形状的传感器和传感器阵列。
2）抗电磁干扰能力强、耐高温、耐腐蚀，在易燃、易爆环境下安全可靠。
3）光纤传感器件多是无源器件，对被测对象影响较小。
4）便于复用，便于成网。
它既可以作为信息的传递媒介，又可以作为信号测量的传感装置。
5）光纤传感器传输频带宽，动态范围大，测量距离长。
光纤传感器的种类很多，按照其工作方式可分为：点式、准分布式和分布式三类。
其中，准分布式光纤传感器是使用传感网络系统进行测量的，其光纤不作为传感元件，只作为传输元件，其敏感元件为多个点式的传感器，它们采用串联或各种网络结构形式连接起来，利用波分复用、时分复用或频分复用等技术形成分布式网络系统，进而可以较精确地分时或同时得到被测量信息的空间分布，也可同时得到某一点或某些空间点上不同被测量的分布信息。
光纤传感实验报告（最终5篇）
光纤传感实验报告（最终5篇）第一篇：光纤传感实验报告光纤传感实验报告１、基础理论 1 1、1 1 光纤光栅温度传感器原理1、１、1 光纤光栅温度传感原理光纤光栅得反射或者透射峰得波长与光栅得折射率调制周期以及纤芯折射率有关,而外界温度得变化会影响光纤光栅得折射率调制周期与纤芯折射率，从而引起光纤光栅得反射或透射峰波长得变化,这就是光纤光栅温度传感器得基本工作原理.光纤 Bragg 光栅传感就是通过对在光纤内部写入得光栅反射或透射 Br ａｇg 波长光谱得检测，实现被测结构得应变与温度得绝对测量。
由耦合模理论可知，光纤光栅得 Bragｇ中心波长为式中Λ为光栅得周期;nｅff 为纤芯得有效折射率。
外界温度对 Bｒａgg 波长得影响就是由热膨胀效应与热光效应引起得。
由公式(1）可知,Bｒagg 波长就是随与而改变得。
当光栅所处得外界环境发生变化时,可能导致光纤光栅本身得温度发生变化。
由于光纤材料得热光效应，光栅得折射率会发生变化;由于热胀冷缩效应，光栅得周期也会发生变化，从而引起与得变化，最终导致 Brａｇg 光栅波长得漂移。
只考虑温度对 Bragｇ波长得影响，在忽略波导效应得条件下,光纤光栅得温度灵敏度为式中Ｆ为折射率温度系数;α 为光纤得线性热膨胀系数；p１1 与p12 为光弹常数。
由式（2)可知光纤光栅受到应变作用或当周围温度改变时，会使 n eｆf 与发生变化,从而引起Ｂｒａgg 波长得移动。
通过测量Ｂrａｇg 波长得移动量,即可实现对外部温度或应变量得测量。
1、1、2 光纤光栅温度传感器得封装为满足实际应用得要求,在设计光纤光栅温度传感器得封装方法时，要考虑以下因素:(1)封装后得传感器要具备良好得重复性与线性度;(2）必须给光纤光栅提供足够得保护,确保封装结构要有足够得强度;(3）封装结构必须具备良好得稳定性,以满足长期使用得要求。
为了能够有效起到增敏作用一般采用合金、钢、铜、铝等热膨胀系数大得材料对光纤光栅进行封装。
分布式光纤传感系统关键技术研究
分布式光纤传感系统关键技术研究随着科学技术的发展，光纤传感技术作为一种新型的传感技术，逐渐在许多领域得到广泛应用。
其中，分布式光纤传感系统因其独特优势，如抗干扰性强、灵敏度高、易于分布式测量等，备受。
本文将重点探讨分布式光纤传感系统的关键技术及其研究现状和发展趋势。
分布式光纤传感系统主要利用光纤中光的传播特性，通过分析光在光纤中传输时受到外部物理场（如温度、压力、振动等）的作用而产生的变化，来提取和感知所需的信息。
其基本原理是利用光在光纤中的后向拉曼散射、布里渊散射或前向菲涅尔反射等效应来感知和传递信息。
分布式光纤传感系统的关键技术包括信号的调制、传输和解调技术，传感光纤的设计与制备技术，以及系统的集成与控制技术等。
研究方法主要涉及理论建模、数值仿真、实验验证等多种手段。
目前，分布式光纤传感技术已经在许多领域得到应用，如石油化工、能源电力、轨道交通等。
然而，还存在一些问题需要解决，如系统成本较高，实时性有待提高，以及在一些特殊环境下（如高温、高湿、强电磁场等）的稳定性和可靠性有待提升等。
未来分布式光纤传感系统研究方向和重点主要包括：降低系统成本，提高测量精度和可靠性，加强实时性，以及拓展其在特殊环境下的应用能力。
通过查阅文献、收集资料等方式，了解分布式光纤传感系统关键技术的发展现状、研究趋势和应用领域。
同时，通过分析现有系统的不足和问题，寻找可能的改进方案和优化策略。
结合具体的应用场景和需求，设计并搭建分布式光纤传感系统进行实践验证。
通过调整系统参数、优化传感光纤结构等方式，分析和比较实验结果，以证明改进方案和优化策略的有效性。
利用仿真技术建立分布式光纤传感系统的数学模型，通过模拟不同应用场景下的系统表现，分析其优势和不足。
这有助于在实验验证之前发现潜在的问题，进一步完善分布式光纤传感系统的设计和优化。
本文对分布式光纤传感系统的关键技术进行了详细的分析和研究，总结了其发展现状、面临的问题以及未来的研究方向和重点。
《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、引言随着科技的不断进步，分布式光纤传感技术作为一种新型的监测手段，在结构健康监测领域中得到了广泛的应用。
其具有高灵敏度、高空间分辨率、抗干扰能力强等优点，在结构应变及开裂监测中发挥着重要作用。
本文旨在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，为相关领域的研究与应用提供参考。
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传感技术，通过测量光纤中光信号的传输特性，实现对结构应变的实时监测。
该技术具有分布式、高灵敏度、抗干扰能力强等优点，能够实现对大型结构的全方位、实时监测。
三、分布式光纤传感技术在结构应变监测中的应用（一）应变监测原理分布式光纤传感技术通过测量光纤中光信号的传输时间、相位、强度等参数，可以推算出光纤沿线上的应变分布情况。
通过对这些数据的分析处理，可以得到结构应变的实时信息。
（二）应用实例以大型桥梁结构为例，通过在桥梁关键部位布置光纤传感器，可以实时监测桥梁的应变分布情况。
当桥梁受到外部荷载作用时，光纤传感器能够迅速捕捉到应变的变化，为桥梁的安全运营提供重要依据。
四、分布式光纤传感技术在结构开裂监测中的应用（一）开裂监测原理结构开裂往往伴随着应变的突变，通过监测应变的突变情况，可以判断结构是否出现开裂。
分布式光纤传感技术可以实现对结构应变的实时监测，从而及时发现结构开裂现象。
（二）应用实例在建筑物的结构健康监测中，通过布置分布式光纤传感器，可以实时监测建筑物的应变分布情况。
当建筑物出现开裂现象时，光纤传感器能够迅速捕捉到应变的突变，为建筑物的安全运营提供重要保障。
五、研究展望未来，随着分布式光纤传感技术的不断发展，其在结构健康监测领域的应用将更加广泛。
首先，可以进一步提高分布式光纤传感技术的灵敏度和空间分辨率，提高监测的精度。
其次，可以进一步优化光纤传感器的布置方式，实现对结构更为全面的监测。
此外，还可以将分布式光纤传感技术与人工智能、大数据等技术相结合，实现对结构健康状况的智能监测与评估。
《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。
分布式光纤传感技术研究
分布式光纤传感技术研究随着科技的不断发展，分布式光纤传感技术在各行各业得到广泛应用。
结合光纤传感技术和分布式传感技术的研究和应用，为社会提供了更加精准、实时、可靠的信息采集手段。
本文将就分布式光纤传感技术的原理、应用领域以及未来发展方向进行探讨。
分布式光纤传感技术基于光纤的特殊结构和传感机制，能够实现对环境参数（如温度、压力、位移等）和信号（如声音、振动等）的实时监测。
光纤传感器通过光纤中的光信号传输和回波分析，能够对光信号的传播状态进行测量和分析，从而获取所需的参数信息。
相比传统的电子传感器，分布式光纤传感技术具有如下优势：一是可以实现对大范围区域内的参数进行连续监测，适用于复杂环境下的监测需求；二是具有高精度、高灵敏度的特点，可以实现微小变化的检测；三是光纤的机械性能和光学性能较好，传感器可靠性高。
分布式光纤传感技术在许多领域都有广泛的应用。
首先，它在工业领域中有着重要的作用。
例如，工业设备的安全监测和故障预警需要对机械振动进行实时监测，分布式光纤传感技术可以实现对整个设备进行连续监测，及时预警故障发生，以保证生产的正常运行。
其次，分布式光纤传感技术在构筑物和桥梁的结构健康监测中也起到了重要的作用。
通过实时监测结构的变形和应力情况，可以评估结构的健康状况，提前发现和解决潜在的问题，以保证工程的安全和可持续发展。
此外，分布式光纤传感技术还广泛应用于油气管道、电力系统、交通运输等领域。
在这些领域，分布式光纤传感技术可以实时监测参数的变化，提供实时数据以帮助运营和维护。
随着科技的不断进步，分布式光纤传感技术还有许多发展方向。
首先，研究人员正在努力提高传感器的性能和精度。
通过改进传感器的结构和光纤的制备工艺，可以实现更高灵敏度的传感器。
其次，研究人员还在努力提高传感器的空间分辨率。
传统的分布式光纤传感技术往往只能实现较低的空间分辨率，限制了其在一些领域的应用。
通过引入新的光纤结构和信号处理算法，可以实现更高空间分辨率的传感技术。
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。
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分布式光纤传感技术报告-12.10摘要分布式光纤传感技术是在70年代末提出的，在这十几年里,产生了一系列分布式光纤传感机理和测量系统,并在多个领域得以逐步应用。
目前, 这项技术已成为光纤传感技术中最具前途的技术之一。
本文主要介绍了光纤的相关特性，分布式光纤传感技术的特点、作用及其分类，详细论述了各种分布式光纤传感器的原理、分布式光纤传感技术的研究现状和具体应用。
关键字：光纤分布式光纤传感技术原理研究现状应用目录摘要引言1、分布式光纤传感技术简介1.1光纤基础知识1)光纤的结构特性2)光纤的机械特性3)光纤的损耗特性2、分布式光纤传感技术原理2.1 基于光纤后向散射的全分布式光纤传感技术2.1.1 基于OTDR的微弯传感器2.1.2 基于自发拉曼散射的光时域散射型（ROTDR）传感器 2.1.3基于受激拉曼效应的传感器2.1.4基于自发布里渊散射的光时域反射型（BOTDR）传感器 2.1.5基于受激布里渊散射效应的传感器1)基于布里渊散射的光时域分析型（BOTDA）传感器2)基于布里渊散射的光频域分析型（BOFDA）传感器3)基于布里渊散射的光相关域分析型（BOCDA）传感器4)基于布里渊散射的光相关域反射型（BOCDR）传感2.1.6基于瑞利散射的偏振光时域反射型（POTDR）传感器 2.1.7基于相位敏感的光时域反射型（Φ-OTDR）传感器2.2 长距离干涉传感技术2.3 基于光纤干涉仪的准分布式光纤传感技术2.4 基于FBG的准分布式光线传感技术3、分布式光纤传感技术国内外研究进展4、分布式光线传感技术应用实例0 引言光纤传感技术是20世纪70年代伴随光纤通信技术的发展而迅速发展起来的，以光波为载体、光纤为媒质，感知和传输外界被测量信号的新型传感技术。
作为被测量信号载体的光波和作为光波传输媒质的光纤，具有一系列独特的、其他媒介难以相比的优点。
第一光波不产生电磁干扰，也不受电磁干扰影响，易被各种光探测器件接收，可方便地进行光电或电光转换，易于与现代化装置和计算机相匹配；第二光纤工作频带宽，动态范围大，适合于大范围、远距离组网和遥测遥控，是一种优良的低损耗传输线；在一定条件下，光纤特别容易接受被测量加载，是一种优良的敏感元件；光纤本身电绝缘，体积小，易弯曲，抗电磁干扰，抗辐射，耐压，耐腐蚀，特别适合于易燃、易爆、空间狭窄及强电磁干扰等恶劣环境下使用。
分布光纤传感技术一问世就受到极大地重视，几乎在各个领域得到研究与应用，成为传感技术的先导，推动传感技术的蓬勃发展。
1 分布式光纤传感技术简介1.1 光纤基础知识光纤是光导纤维的简称，是一种重要和常用的波导材料，它利用光的全反射原理将光波能量约束在其界面内，并引导光波沿光纤轴线方向传播。
在将光纤作为传感材料应用前，需掌握光纤的结构特性、机械特性以及损耗等特性，依据工程实际的特点选择合适的传感光纤。
1) 光纤的结构特性光纤的主要结构包括纤芯、包层、涂覆层及护套层[1],其中纤芯和包层为光纤结构的主体，对光波的传播起决定性作用。
纤芯直径一般为5m μ-75m μ主要材料为二氧化桂，掺杂有极微量的其他材料，如二氧化错、五氧化二碟等，以提高纤芯的折射率；包层为紧贴纤芯的材料层，其光学折射率稍小于纤芯材料，包层可设置一层或多层，其总直径一般为100m μ-200m μ。
包层的主体材料也是二氧化硅，但其微量掺杂材料一般为三氧化二硼或四氧化二硅，以减低包层的折射率；涂覆层的材料一般为硅酮或丙稀酸盐，用于隔离杂光；护套的材料一般为尼龙或其他有机材料，用于增加光纤的机械强度，起到保护光纤的作用。
光纤传感器按照结构特征可分为松套光纤和紧套光纤，松套光纤是涂覆层以内的结构可在护套层内自由移动，可作为通信光纤或者温度补偿光纤使用；紧套光纤则是将塑料紧套层直接加工在光纤涂覆层外，涂覆层以内的结构与包层不发生相对移动，该类型光纤一般用以应变传感。
2) 光纤的机械特性左右的通信光纤，如不存在裂纹则可承受30kg左右的拉力普通外径125m作用，然而纤芯中不可避免地存在细裂纹，裂纹在拉力作用下会不断扩展[2]，明显降低光纤的断裂强度。
因此，实际的抗拉力仅为7kg左右，但光纤的抗拉强度比起同样粗细钢丝要大1倍。
保证光纤制造过程中热源清洁、涂料无尘、拉丝温度合理、高质量研制棒等，可获取高机械强度的光纤产品[3]。
3) 光纤的损耗特性光波在光纤中传输时，光功率不仅随传输距离增加而呈现指数衰减，还存在吸收损耗、散射损耗等固有损耗。
同时，传感器铺设过程中也存在光纤损耗的可能，如光纤弯曲时的曲率半径过小，也会使得光纤内的光在纤芯和包层界面上出现泄漏而产生损耗；光纤之间的连接质量也是引起光纤损耗的重要原因，如纤轴错位、纤轴倾斜、端面有间隙、端面不平整等都有可能引起较大的损耗。
目前，光纤间的相互连接釆用光纤熔接机进行高温熔化对接，主要经历纤芯保护层去除、清洁裸纤、端面切割、光纤溶接等工序，各工序均为精细操作，如操作不当均有可能引起明显的光损。
光纤的固有损耗在光纤制造工艺不断提高下，其影响已经相当小，而弯曲、熔接操作不良等引起损耗是人为现象，其损耗往往超过固有损耗几个数量级，如不进行严格控制将引起线路失效。
1.2 分布式光纤传感技术光纤传感器可用于通讯、工程、物理参数测量等领域，随着技术和需求的发展，它由单点检测逐渐发展成为多点准分布式和全分布式检测.分布式光纤传感测量是利用光纤的一维空间连续特性进行测量的技术。
光纤既作为传感元件，又作为传输元件，可以在整个光纤长度上对沿光纤分布的环境参数进行连续测量，同时获得被测量的空间分布状态和随时间变化的信息，由于分布式传感技术能够实现大范围测量场中分布信息的提取，可解决目前测量领域的众多难题，因此成为目前国内外研究的热点。
分布式光纤传感器的种类很多，根据监测空间的范围不同，主要可分为准分布式光纤传感器和全分布式光纤传感器两类：准分布式光纤传感器是把空间上呈一定规则分布的相同调制类型的光纤传感器耦合到一根或者多根光纤总线上，通过寻址、解调，检测出被测量的大小及空间分布，光纤总线仅起到传光作用。
因此，准分布式光纤传感系统实质上是多个分立式光纤传感器的复用系统。
根据光波被外界信号调制的光波的物理特征参量的变化情况，可将光波的调制分为光强度调制、光频率调制、光波长调制、光相位调制和偏振调制这几种类型。
按照寻址方式的不同，它又可以分为时分复用（TDM）、空分复用（SDM）、波分复用（WDM）、频分复用（FDM）、偏分复用（PDM）等几类，其中时分复用、波分复用和空分复用技术较为成熟，复用点数越多。
准分布式光纤传感器中常用的复用光纤传感器主要有以相位调制型光纤干涉仪和波长调制型光纤布拉格光栅(FBG)。
全分布式光纤传感器是利用一根光纤作为延伸的传感元件，光纤上的任意一段既是传感单元，又是其他传感单元的信息传输通道，因而可获得被测量沿此光纤在空间和时间上变化的分布消息。
它消除传统传感器存在的传感“盲区”，从根本上突破了传统的单点测量限制，是真正意义上的分布式光纤传感器。
全分布式光纤传感器主要有两大类：一类基于光纤后向散射的光时域反射技术（OTDR）,另一类是基于长距离干涉技术，全分布式光纤传感器利用一根光纤取代大量的分立传感器进行测量，大大降低了造价，性价比很高，得到了广泛地应用。
2 分布式光纤传感技术原理目前分布式光纤传感技术主要有基于光纤后向散射的全分布式光纤传感技术、长距离干涉技术、基于光纤干涉仪的准分布式光纤传感技术以及基于FBG 的准分布式光线传感技术等。
目前分布式光纤传感技术使用的方法主要有反射法、波长扫描法和干涉法，上述传感技术中，基于光纤后向散射的全分布式光纤传感技术采用的就是反射法，可分为光频域反射法和光时域反射法；波长扫描法的测量主要是利用保偏光纤（保偏光纤能够保证线偏振方向不变）在外部扰动作用时发生模式耦合效应实现的，该方法分辨力高，但测量范围小，系统成本高，不利于使用化；干涉法是利用各种形式的干涉装置对干涉光路中光波的相位解调，从而得到被测量信息的方法。
2.1 基于光纤后向散射的全分布式光纤传感技术依据所监测信号的不同，主要分为基于拉曼（Roman）散射的分布式温度传感器、基于瑞利（Rayleigh ）散射的分布式光纤损耗检测传感器及基于布里渊散射（Brillouin）的分布式应变传感器。
当激光脉冲在光纤中传输时，由于光纤中含有各种杂质，导致激光和光纤分子出现相互作用，从而产生瑞利、拉曼和布里渊这三种散射光。
如光纤沿线被测物理量发生变化，将引起散射光的频率发生偏移，可利用光时域反射技术分析上述频移信号，获取被测物理量的大小、时间及空间信息。
1997年Barnoski博士首先提出了光时域反射技术OTDR （Optical Time Domain Reflection ）技术，结合瑞利散射来检测光纤沿线故障检测，目前该技术已成为光纤领域必不可少的线路检测工具，其检测原理如图2-1所示图2-1 分布式光纤传感原理由图2-1可知，当激光脉冲在光纤中传输时，产生的散射光将背向发射至激光入发端，在此时域里，入射光经背向散射返回至光纤入射端所需的时间为t ，脉冲光所走过的路程长为2L:2t v L ⨯= （2-1）式中V （V=c/n ）光在光纤中的传播速度，c 为真空中的光速，n 为光纤折射率（n 一般为1.5 )。
在时域里，可测量得到时刻距离光纤入射端距离为处的局部背向散射光。
基于上述原理，在任意时间t 内计算得到光纤沿线方向的散射光信息。
由光纤的散射光谱可知，光纤局部存在多种散射光类型（瑞利、布里渊、拉曼散射），依据不同的散射光分析技术可实现不同物理参数的分布式检测。
2.1.1 基于OTDR 的微弯传感器[4]微弯型光纤传感器是根据光纤微弯形变引起纤芯或包层中传输的光载波强 度变化的原理制成的全光纤型传感器。
这种传感器主要用于对应变、温度等物理场的检测。
其检测分辨率可达到0.1nm( 0.l nm=1 0-9 m) 级位移水平，检测动态范围达到100d B 以上。
微弯型传感技术可分为亮场型和暗场型两种。
前者是通过对纤芯中的光强度的变化来实现信号能量的转换；而后者则检测的是包层中的光信号。
微弯型光纤传感器的换能装置是由一种能够引起光纤产生微弯变形的部件---变形器与光纤构成的。
如图2 所示，变形器由上下两块带有均匀锯齿槽的夹板组成, 其齿距为L , 并且二个锯齿槽能够很好地相互吻合。
在二板间夹有一根光纤。
当外场对夹板的作用力F发生变化时，光纤的微弯变型幅度将随之变化，并进一步引起光纤中耦合到包层中的辐射模也发生相应的变化。
图2-2 微弯光纤传感器2.1.2 基于自发拉曼散射的光时域散射型（ROTDR）传感器在任何分子介质中，光通过介质时由于入射光与分子运动相互作用会引起频率发生变化的散射称为拉曼散射。