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。
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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。
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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
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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 )