基于瑞利散射的分布式光纤传感技术
光纤温度传感器ppt
布里渊散射
采用布里渊测温具有很大优势，但 是这种方法对激光器的稳定性要求 很高，而且布里渊散射对应力也十 分敏感，这对单独测温系统是不利 的。
热辐射型光纤温度传感器
蓝宝石光纤温度传感器是一种特殊的光纤高温传感 器，它采用蓝宝石单晶光纤作为温度传感头，通过 直接测量光纤黑体本身的热辐射来探测所处环境的 温度。蓝宝石单晶由于具有极好的高温物理化学性 能，熔点最高可达2045℃,是一种优良的红外耐高温 光学材料,非常适用于高温下光纤测温应用,现在已在 辐射性光纤温度传感器光纤传感头上得到应用。
一 光纤温度传感器的光学原理及其 分类
瑞利散射 喇曼散射 布里渊散射
瑞利散射测温的局限
由于液芯的使用，使得此方案存在很大争议：液体存在 冰点和沸点,因而温度测量范围受到了很大限制,光纤的不 纯或者有微粒,将增加光纤的散射面或者光纤局部损耗,从 而使得信号不准确,给出错误的温度信息.另外液芯光纤的 使用也不方便.这种方案是分布式温度传感方案的基础,但 其只能在试验室内工作良好,能达到在几百米长的光纤上 实现3℃的测温,温度的空间分辨率达到5m.
这种传感器的测量距离远,而且探头的体积小,灵敏度高,工作可 靠.测量范围在0-300℃内保证较高的测量精度.
光纤荧光温度传感器
当物体受到光或放射线照射时,其原子便处于受激状 态.当原子回复至初始状态是随机发出荧光,且荧光的 强度和 辐射光的能量成正比,根据荧光的强度可以检 测温度.而激励撤销后,荧光余晖的持续性取决于荧光 物质特性,环境温度等因素,这种受激发荧光通常是按 指数方式衰减的,我们称衰减的时间常数为荧光寿命 或荧光余晖时间.我们发现,在不同的环境温度下,荧光 余晖衰减也不同.因此也通过测量荧光余晖的寿命的 长短,来检测当时的环境温度.
我国光纤传感技术发展路线图
3、传输距离远：光纤传感器能够实现远距离传输，适用于大型设备的远程 监控。
4、多参数测量：光纤传感器能够同时测量多种物理量，如温度、压力、位 移等。
5、体积小、重量轻：光纤传感器结构简单，体积小，重量轻，便于携带和 安装。
四、光纤传感技术的应用
1、工业生产：在石油化工、钢铁冶炼等工业生产领域，光纤传感器被广泛 应用于生产过程的监控和产品质量控制。例如，在石油化工行业中，光纤传感器 可以用于对高温、高压、腐蚀等恶劣环境的测量和监控。
技术路线分析
1、核心技术
光纤传感技术的核心技术包括光纤制造技术、光纤传感器件设计技术、信号 处理技术等。其中，光纤制造技术是光纤传感技术的基石，包括预制棒制备、拉 丝、筛选等工艺环节，需要不断提高工艺水平和产品质量。光纤传感器件设计技 术是实现高精度、高灵敏度传感的关键，需要加强基础研究和技术创新。信号处 理技术则是提高光纤传感系统性能的重要手段，需要加强算法研究和硬件开发。
三、分布式光纤传感技术的应用
ห้องสมุดไป่ตู้
分布式光纤传感技术在测量领域具有广泛的应用前景。例如，在石油和天然 气行业中，可以利用分布式光纤传感技术对油井和气井的温度和压力进行实时监 测；在电力行业中，可以利用分布式光纤传感技术对电力传输线路的温度和振动 进行实时监测；在建筑行业中，可以利用分布式光纤传感技术对建筑物的结构和 环境进行实时监测。此外，在军事、航空航天、环保等领域也有广泛的应用前景。
重点问题研究
在我国光纤传感技术的发展过程中，存在一些重点问题需要解决。例如，核 心器件依赖进口的问题，需要加强自主研发和技术创新，提高国内光纤传感器的 制造能力和水平。此外，在市场推广方面，需要加强与各领域的合作，深入挖掘 光纤传感技术的应用潜力，促进技术与产业的融合发展。
布里渊散射分布式光纤传感器综述
基于布里渊散射的分布式光纤传感器综述一引言光纤传感器具有无辐射干扰、抗电磁干扰性好、化学稳定性好等优点，受到越来越多的重视。
其中分布式光纤传感器（DOFS）不仅具有一般光纤传感器的优点，而且可以在沿光纤的路径上同时得到被测量场在时间和空间上的连续分布信息。
能做到对大型基础工程设施的每一个部位都象人的神经系统一样进行远程监控。
因此具有广范的应用前景，在民用和国防诸如城市煤气管道、城市输电/通信缆线、海底输油气管道、海底电缆、水库水坝、桥梁、隧道、高速公路、大型设施等建筑物的应力温度检测方面有独特的优势，因此受到越来越多的重视。
由于分布式光纤传感器具有其它传感技术无法比拟的优点，因此成为目前传感技术研究领域的热点之一。
目前对它的研究主要集中在以下三个方面：（1）基于瑞利散射的分布式光纤传感技术；（2）基于拉曼散射的分布式光纤传感技术；（3）基于布里渊散射的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所引起的，散射光的频率与入射光的频率相同．在利用后向瑞利散射的光纤传感技术中，一般采用光时域反射（OTDR）结构来实现被测量的空间定位，基于瑞利散射的研究已经趋于成熟, 并逐步走向实用化。
基于后向瑞利散射的传感技术是现代分布式光纤传感技术的基础，它在80年代初期得到了广泛的发展．然而由于该技术难以克服测量精度低、传感距离短的缺陷，目前在这方面的研究已鲜有报道．拉曼散射DOFS利用的是光纤中的自发拉曼散射光，信号微弱，较自发布里渊散射信号约低一个数量级，因此传感性能较低且难以实现几十公里以上的长距离传感；另外拉曼散射只对温度敏感，难以用于地质、建筑结构等的健康检测。
而光纤的布里渊散射对温度和应变都敏感，通过检测来自传感光纤的布里渊散射光的频移和强度，布里渊散射DOFS得到沿光纤分布的温度或应变信息；并且工作于1.55μm波长附近的布里渊散射DOFS，光信号受到的衰减和色散较小，从而使得布里渊散射DOFS适合于长距离（大于几十千米）分布式传感。
分布式光纤振动传感技术
“分布式光纤振动传感技术”资料合集目录一、分布式光纤振动传感技术及其重要安防应用二、基于OTDR的分布式光纤振动传感技术的研究三、高性能分布式光纤振动传感技术的研究四、基于干涉和OTDR复合的分布式光纤振动传感技术的研究五、分布式光纤振动传感技术研究六、基于瑞利散射的分布式光纤振动传感技术研究分布式光纤振动传感技术及其重要安防应用随着科技的进步，我们的生活和工作方式发生了翻天覆地的变化。
其中，分布式光纤振动传感技术作为一项新兴技术，其在安防领域的应用已经引起了广泛的关注。
分布式光纤振动传感技术是一种基于光纤的传感技术，它利用光纤中光信号的散射和干涉效应来检测和测量光纤周围环境的振动。
由于光纤具有抗电磁干扰、耐腐蚀、高灵敏度等优点，因此分布式光纤振动传感技术在长距离、大范围的安防监控系统中具有非常广阔的应用前景。
能源管道是现代社会中不可或缺的基础设施，其安全运行对于保障人民生活和经济发展具有重要意义。
分布式光纤振动传感技术可以实时监测管道的振动情况，通过分析振动信号来判断管道是否受到外界干扰或破坏，从而及时发现安全隐患并采取相应措施。
铁路和公路是交通运输的重要方式，其安全监测对于保障人民生命财产安全具有重要意义。
分布式光纤振动传感技术可以实时监测铁路和公路的路面状况，通过分析振动信号来判断路面是否出现裂缝、塌陷等异常情况，从而及时发现安全隐患并采取相应措施。
在边境和军事领域，分布式光纤振动传感技术也可以发挥重要作用。
它可以实时监测边境线或军事设施周围的振动情况，通过分析振动信号来判断是否有人非法越境或破坏军事设施，从而提高安全防范能力。
分布式光纤振动传感技术还可以应用于地震监测和预警系统。
通过在地表布设光纤，可以实时监测地表的振动情况，通过分析振动信号来判断是否会发生地震，从而及时发布预警信息并采取相应措施。
分布式光纤振动传感技术作为一种新兴的传感技术，其在安防领域的应用已经取得了显著的成果。
未来，随着技术的不断发展和完善，分布式光纤振动传感技术的应用范围还将进一步扩大，为我们的生活和工作带来更多的便利和安全保障。
分布式光纤传感技术的分类
分布式光纤传感技术的分类一分布式光纤传感监测系统原理光的传播有一种叫做闪射现象。
闪射：当光束通过不均匀媒质时，部分光束将偏离原来方向而分散传播，从侧向也可以看到光的现象，叫做光的散射。
然后光的散射可以分成弹性散射跟非弹性散射。
弹性闪射主要有瑞利散射和米氏散射；非弹性散射包括布里渊散射，拉曼散射，康普顿散射等。
而分布式光纤传感监测系统，是采用不同的散射实现的，有基于拉曼光谱（Raman spectra），布里渊散射，瑞利散射等。
二分布式光纤传感监测系统分类分布式光纤有几种类型，经常看到的有DTS分布式光纤测温、DVS分布式光纤、DAS分布式光纤声波监测系统。
1. DVS防区型是通过划分防区进行监测的，而且当某个位置入侵后不能准确定位到具体位置，只能知道在某个防区，所以划分防区就很重要。
我们一般建议是50m-200m 一个防区，总防区一般为16个以内。
这样就能快速的定位到入侵位置（因为距离比较短）。
主要用在一些建筑的周届安防上，而且安装比较复杂，不能应用于长距离传输，价格不贵，当长距离定位型的DVS 价格降下来后，防区型的DVS慢慢没有优势了。
2. 分布式光纤振动传感系统（DVS）根据振动进行测量的，基于瑞利后向干涉；定位精度，跟监测距离长度是2个比较重要的指标；目前国内领先水平是40km左右,定位精度在5米这样，再高的距离到50KM,60KM，相比于防区型，DVS能够准确的定位出入侵位置，所以定位精度很重要。
目前该系统功能完善，可提供用户需要的功能。
可视化报警显示：提供形象的可视化显示界面，通过图形组态模块将光纤位置映射到图像上，一旦某点发生入侵事故，报警信息直接显示在图像上，形象直观。
振动曲线显示：系统可以实时显示整个光缆的振动信号分布曲线，当某处振动信号应变异常时，通过曲线可以显示该处实时信息分区/ 分级事件报警：提供多种灵活的报警方式，报警参数可以分级、分区域设置。
历史统计分析：提供历史振动数据统计分析功能，包括：a. 某时刻光缆不同位置的振动分布曲线b. 某时段光缆某点的振动变化曲线3. 分布式光纤声波监测系统（DAS）该系统检测声音，原理是基于振动测量；跟DVS的区别是DAS相位解调，能线性还原声音，DVS没有相位调解，无法还原声音；在能源，石油，燃气管道等等场景中开始使用。
DAS技术
分布式声波传感系统（Distributed Acoustic Sensing,DAS）1. 传感测量的发展历程20世纪70年代，低损耗石英光纤问世，研究人员对光纤的损耗机制产生了浓厚的兴趣，在研究中发现，近红外吸收窗口的光波损耗主要源于瑞利散射。
通过对后向瑞利散射的探测可以实现光纤损耗和缺陷的测试，研究人员依此发明了光时域反射计(OTDR)，这一技术极大推动了光纤通信事业的发展。
20世纪80年代，人们在OTDR的使用中发现了瑞利散射的干涉效应，探测到的瑞利背向散射光强度会随时空变化，这严重影响了光纤损耗评估的准确性。
为解决这一问题，大量研究工作聚集于相干瑞利散射的机理与特性，这加速了相干OTDR的诞生，并将相干OTDR用于测量超长距离光纤通信线路状态。
20世纪90年代初，H. F. Taylor等人提出利用这一干涉效应进行光纤沿线扰动探测的设想，并开展了验证性试验和测试。
随后R. Juskaitis等人发表了第一篇基于相干瑞利散射的分布式光纤振动传感的学术论文。
21世纪初，随着窄线宽单频激光器技术的成熟和商业化，这一技术得以迅速发展，并称为相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)。
这一阶段的Φ-OTDR是通过直接探测方式获取相干瑞利散射回波的强度，对前后时间内的强度信息进行差分，实现外界扰动动态检测的。
但是，施加在光纤上的物理量变化与散射光强度并不是呈单调变化的，这一信号解调方式只能定性判断扰动事件的有无，难以直接获取扰动信号的准确波形。
这一定性检测阶段的Φ-OTDR通常被称为分布式光纤振动传感(DVS)技术。
2011年，中科院上海光机所在国际上率先提出和开展了基于光纤瑞利散射相位提取的Φ-OTDR技术研究。
研究人员利用瑞利散射光相位空间差分与外界振动的线性映射关系，通过数字相干相位解调，首次实现了光纤沿线外界振动信号的分布式定量化测量，这标志着Φ-OTDR步入定量测量阶段，即分布式光纤声波传感技术(DAS)。
分布式光纤传感技术的特点与研究现状
分布式光纤传感技术的特点与研究现状发布时间: 2009-05-11 09:19:44 文章来源:中国机械网收藏&分享打印版推荐给朋友导读：分布式光纤传感技术具有同时获取在传感光纤区域内随时间和空间变化的被测量分布信息的能力，其基本特征为[1]：光纤传感分布1、分布式光纤传感技术的特点分布式光纤传感技术具有同时获取在传感光纤区域内随时间和空间变化的被测量分布信息的能力，其基本特征为[1]：①分布式光纤传感系统中的传感元件仅为光纤；②一次测量就可以获取整个光纤区域内被测量的一维分布图，将光纤架设成光栅状，就可测定被测量的二维和三维分布情况；③系统的空间分辨力一般在米的量级，因而对被测量在更窄范围的变化一般只能观测其平均值；④系统的测量精度与空间分辨力一般存在相互制约关系；⑤检测信号一般较微弱，因而要求信号处理系统具有较高的信噪比；⑥由于在检测过程中需进行大量的信号加法平均、频率的扫描、相位的跟踪等处理，因而实现一次完整的测量需较长的时间。
2、分布式光纤传感技术研究现状分布式光纤传感技术一经出现，就得到了广泛的关注和深入的研究，并且在短短的十几年里得到了飞速的发展．依据信号的性质，该类传感技术可分为4类：①利用后向瑞利散射的传感技术；②利用喇曼效应的传感技术；③利用布里渊效应的传感技术；④利用前向传输模耦合的传感技术．2.1、利用后向瑞利散射的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所引起的，散射光的频率与入射光的频率相同．在利用后向瑞利散射的光纤传感技术中，一般采用光时域反射（OTDR）结构来实现被测量的空间定位，典型传感器的结构如图1所示．依据瑞利散射光在光纤中受到的调制作用，该传感技术可分为强度调制型和偏振态调制型。
图1后向散射型分布式光纤传感器基本系统框图2.1.1强度调制型[2]当一束脉冲光在光纤中传播时，由于光纤中存在折射率的微观不均匀性，会产生瑞利散射．如果外界物理量的变化能够引起光纤的吸收、损耗特性或瑞利散射系数的变化，那么通过检测后向散射光信号的强度就能够获得外界物理量的大小．目前基于对后向瑞利散射光进行强度调制的传感器有利用微弯损耗构成的分布式光纤力传感器、利用光纤材料在放射线照射下所引起光损耗构成的分布式辐射传感器，利用化学染料对光的吸收特性构成的分布式化学传感器，利用液芯光纤瑞利散射系数与温度的关系构成的分布式温度传感器。
布里渊散射分布式光纤传感器综述
基于布里渊散射的分布式光纤传感器综述一引言光纤传感器具有无辐射干扰、抗电磁干扰性好、化学稳定性好等优点，受到越来越多的重视。
其中分布式光纤传感器（DOFS）不仅具有一般光纤传感器的优点，而且可以在沿光纤的路径上同时得到被测量场在时间和空间上的连续分布信息。
能做到对大型基础工程设施的每一个部位都象人的神经系统一样进行远程监控。
因此具有广范的应用前景，在民用和国防诸如城市煤气管道、城市输电/通信缆线、海底输油气管道、海底电缆、水库水坝、桥梁、隧道、高速公路、大型设施等建筑物的应力温度检测方面有独特的优势，因此受到越来越多的重视。
由于分布式光纤传感器具有其它传感技术无法比拟的优点，因此成为目前传感技术研究领域的热点之一。
目前对它的研究主要集中在以下三个方面：（1） 基于瑞利散射的分布式光纤传感技术；（2） 基于拉曼散射的分布式光纤传感技术；（3） 基于布里渊散射的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所引起的，散射光的频率与入射光的频率相同．在利用后向瑞利散射的光纤传感技术中，一般采用光时域反射（OTDR）结构来实现被测量的空间定位，基于瑞利散射的研究已经趋于成熟, 并逐步走向实用化。
基于后向瑞利散射的传感技术是现代分布式光纤传感技术的基础，它在80年代初期得到了广泛的发展．然而由于该技术难以克服测量精度低、传感距离短的缺陷，目前在这方面的研究已鲜有报道．拉曼散射DOFS利用的是光纤中的自发拉曼散射光，信号微弱，较自发布里渊散射信号约低一个数量级，因此传感性能较低且难以实现几十公里以上的长距离传感；另外拉曼散射只对温度敏感，难以用于地质、建筑结构等的健康检测。
而光纤的布里渊散射对温度和应变都敏感，通过检测来自传感光纤的布里渊散射光的频移和强度，布里渊散射DOFS得到沿光纤分布的温度或应变信息；并且工作于1.55μm波长附近的布里渊散射DOFS，光信号受到的衰减和色散较小，从而使得布里渊散射DOFS适合于长距离（大于几十千米）分布式传感。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
光纤中的散射光当光（电磁）波射入介质时，若介质中存在某些不均匀性（如电场、相位、粒子数密度n、声速v等）使光（电磁）波的传播发生变化，有一部分能量偏离预定的传播方向而向空间中其他任意方向弥散开来，这就是光散射。
光的散射现象的表现形式是多种多样的，从不同的角度出发，可有不同的分类，但从产物的物理机制来看，可以分为两大类：第一类是非纯净介质中的光散射，该散射现象不是介质本身所固有的，而强烈地依赖于掺杂进来的散射中心的性质或介质本身的纯净度。
其规律主要表现为：散射光的频率与入射光的频率相同；散射光的强度与入射波长成一定关系。
第二类是纯净介质中的散射，即使所考虑的介质是由成分相同的纯物质组成，其中不含有外来掺杂的质点、颗粒或结构缺陷等，仍然有可能产生光的散射现象，这些散射现象是介质本身所固有的，与介质本身的纯净度没有本质上的关系。
属于这类纯净介质的散射现象有如下几种：1）瑞利散射设介质是由相同的原子或分子组成，由于这些原子或分子空间分布的随机性的统计起伏（密度起伏），造成与电极化特性相应的随机性起伏，而形成入射光的散射。
这种散射现象的特点是频率与入射光频率相同，在散射前后原子或分子内能不发生变化，散射光强度与入射光波长的四次方成反比。
2）拉曼散射这种散射现象通常发生在由分子组成的纯净介质中，组成戒指的分子是由一定的原子或离子组成的，它们在分子内部按一定的方式运动（振动或转动），分子内部粒子间的这种相对运动将导致感生电偶极矩随时间的周期性调制，从而可以产生对入射光的散射作用；在单色光入射的情况下，这将是散射光的频率相对于入射光发生一定的移动，频移量正好等于上述调制频率，亦即与散射分子的组成和内部相对运动规律有关。
3）布里渊散射对于任何种类的纯净介质来说，由于组成介质的质点群连续不断的做热运动，使得在介质内始终存在着不同程度上的弹性力学振动或声波场。
连续介质的这种宏观弹性力学振动，意味着介质密度（从而也是折射率）随时间和空间的周期性起伏，因而可对入射光产生散射作用，这种作用类似于超声波对光的衍射作用，并且散射光的频移大小与散射角及介质的声波特性有关。
光纤中的散射光谱可以看出，在光纤背向散射谱分布图中，激发线0v 两侧的频谱是成对出现的。
在低频一侧频率为0v v -∆的散射光为斯托克斯光Stokes ；在高频的一侧频率为0v v +∆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。
1、 基于瑞利散射的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。
2、 基于拉曼散射的分布式光纤传感技术光在光纤中传播时，光纤中的光学光子和光学声子产生非弹性碰撞，产生拉曼散射过程。
在光谱图上，可以看到拉曼散射频谱具有两条谱线，分别在入射光谱线的两侧，其中频率为0v v -∆的为斯托克斯光，频率为0v v +∆的为反斯托克斯光。
实验发现在自发拉曼散射中，反斯托克斯光（anti-Stokes ）对温度敏感，其强度受温度调制，而斯托克斯（Stokes ）基本上与温度无关，两者光强度比只和温度有关，并可有下式表示：40()()exp ()as as s s I T v hv R T I T v kT ⎛⎫⎛⎫==- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ （1） 式中，()R T 为待测温度的函数，as I 为反斯托克斯光强，s I 为斯托克斯光强，as v 为反斯托克斯光频率，s v 为斯托克斯光频率，h 为普朗克常量，k 为波尔兹曼常量，T 为绝对温度。
因此，以反斯托克斯光作为信号通道，斯托克斯光作为参考通道，检测两者光强的比值，就可以解调出散射区的温度信息，同时还可以有效的消除光源的不稳定以及光线传输过程中的耦合损耗、光纤弯曲损耗和传输损耗等的影响。
拉曼散射分布式光纤传感器的唯一不足之处是返回信号相当弱，因为反斯托克斯散射光比瑞利散射光强要弱20┄30dB 。
为了避免信号处理过程中信号平均时间过长，脉冲激光源的峰值功率相当高。
3、 基于布里渊散射的分布式光纤传感技术由于介质分子内部存在一定形式的振动，引起介质折射率随时间和空间周期性起伏，从而产生自发声波场。
光定向入射到光纤介质时受到该声波场的作用，光纤中的光学声子和光学光子发生非弹性碰撞，则产生布里渊散射。
在布里渊散射中，散射光的频率相对于泵浦光有一个频移，该频移通常称为布里渊频移。
散射光布里渊频移量的大小与光纤材料声子的特性有直接关系。
当与散射光频率相关的光纤材料特性受温度和应变的影响时，布里渊频移大小将发生变化。
因此通过测定脉冲光的后向布里渊散射光的频移量就可以实现分布式温度应变测量。
光纤中布里渊散射通过相对于入射泵浦波频率下移的斯托克斯波的产生来表现，布里渊散射可以看作是泵浦波和斯托克斯波、声波之间的参量相互作用。
散射产生的布里渊频移量与光线中的声速成正比：2/B A f nV λ= （2）式中，A V 为光纤中的声速，λ为光波长。
而光纤中的折射率和声速都与光纤的温度以及所受的应力等因素有关，这使布里渊频移B f 随参数的变化而变化，温度和光纤应变都会造成布里渊频率的线性移动，可表示为：(0)()()B B f f f f T C T εμεε∂∂=+︒+∂∂ （3） 实验发现，布里渊功率也随温度和应变而变化，布里渊功率随温度的上升而线性增加，随应变增加而线性下降。
因此布里渊功率也可表示为：0()()B P P P P T C T εμεε∂∂=+︒+∂∂ （4） 其中，(0)B f ，0P 分别为0T C =︒，应变为0ε时的布里渊频移和功率，f T ∂∂、f ε∂∂分别为布里渊频移对应的温度系数和应变系数，P T ∂∂、P ε∂∂分别为布里渊光功率对应的温度系数和应变系数。
由于应变相对于温度对布里渊散射光功率的影响要小的多，一般可以忽略，而认为布里渊散射光功率只与温度有关。
因此由3、4两式可知，通过检测布里渊散射光的光功率和频率即可得到光纤沿线的温度、应变等的分布信息。
目前对布里渊散射的分布式光纤传感器主要集中在以下三个方面的研究：1. 基于布里渊光时域反射（BOTDR ）技术的分布式光纤传感器；基于BOTDR 技术的光纤传感技术是在传统的光时域反射仪（OTDR ）基础 上发展起来的。
在OTDR 系统中，光脉冲注入光纤系统的一端，光纤中的背向瑞利散射光作为时间的函数，同时带有光纤沿线温度/应变分布的信息：散射光与脉冲光之间的时间延迟提供对光纤的位置信息的测量，散射光的强度提供对光纤的衰减测量。
在BOTDR 中，背向的自发布里渊散射取代了瑞利散射，由于布里渊散射受温度和应变的影响，因此通过测量布里渊散射便可以得到温度和应变信息。
布里渊散射极其微弱，相对于瑞利散射来说要低大约2┄3个数量级，而且相对于Raman 散射来说布里渊频移很小（对于一般光纤1550nm 时约11GHz 左右），检测起来较为困难。
通常采用的检测方法有直接检测和相干检测两种。
对于布里渊散射信号的直接检测需要将微弱的布里渊散射光从瑞利背向散射光中分离出来。
传统的方法测量布里渊谱线是利用F-P干涉仪，但由于干涉仪工作不稳定，插入损耗较大，且布里渊散射较弱，测得的布里渊频移往往不够准确。
最近K. De Souza首次利用Mach-Zehnder干涉仪实现了自发布里渊散射和瑞利散射光的分离，再对布里渊散射信号的频移和强度进行测量来得到分布的温度和应变信息。
相干检测采用一台脉冲激光器和一台连续激光器分别作为脉冲光源和泵浦光源，脉冲光和泵浦光的频差调到布里渊频移附近，这样脉冲光进入光纤后其后向布里渊散射光的频率就与泵浦光的频率相近，可用窄带相干接收机接收布里渊信号。
这种方法实现较为简单，但对光源的稳定性要求较高。
1994年，有人又在脉冲探测光光路中引入了一个光移频环路实现了一个高精度的相干自外差BOTDR监测系统，得到空间分辨率100m，温度/应变探测精度2/0.01%，动态范围16/12dB。
其后他们又对该系统进行改进，采用一个BOTDR与一个COTDR （相干OTDR）组成一个新的OTDR系统，该系统不仅可以同时测量光纤沿线的温度和应变分布，同时还可利用COTDR测量光纤沿线地损耗分布。
2.基于布里渊光时域分析（BOTDA）技术的分布式光纤传感器；BOTDA技术最初由Horiguchi等人提出来的，基于该技术的光纤分布式传感器典型结构如下图1.4所示。
处于光纤两端的可调谐激光器分别将一脉冲光与一连续光注入光纤，当泵浦 光和探测光的频差与光纤中某区域的布里渊频移B f 相等时，在该区域就会产生布里渊放大效应（受激布里渊散射），称之为布里渊受激放大作用，两光束之间发生能量转移。
在BOTDA 中，当泵浦光的频率高于探测光的频率时，泵浦光的能量向探测光转移，这种传感方式称为布里渊增益型；泵浦光的频率低于探测光的频率时，探测光的能量向泵浦光转移，这种传感方式称为布里渊损耗性。
BOTDA 技术便利用这一原理，其探测信号可以是布里渊增益信号，也可是布里渊损耗信号。
根据BOTDA 的工作原理可知，当满足12B f f f -=时，脉冲光的能量转移给连续光，得到布里渊增益信号，即连续光能量增加；当满足12B f f f -=-时，脉冲光被放大，连续光衰减，得到布里渊衰减信号。
当光纤的某一部分发生应变时，那里的布里渊频移便由B f 变为'B f （B f ≠），结果引起这部分BOTDA 信号的急剧衰减。
调谐使入射泵浦光和探测光之间的频率差等于'B f ，便能接收到该点的布里渊散射信号。