全分布式光纖感測技術

拉曼光頻域反射（ROFDR）技術與拉曼光時域反射（ROTDR）技術不同在于ROFDR采用的是連續(xù)頻率調制光，然后分別測量出斯托克斯拉曼散射光和反斯托克斯拉曼散射光在不同輸入頻率下的響應，通過反傅里葉變換計算出系統(tǒng)的脈沖響應，得到時域的斯托克斯拉曼散射和反斯托克斯拉曼散射OTDR，在按照ROTDR的方法計算溫度分布。ROFDR測試系統(tǒng)，在超長距離上有著獨特優(yōu)勢，最大感測長度達70KM（單模纖芯），空間分辨率可以達到0.5ｍ，精度水平與ROTDR相當。造成ROFDR設備研發(fā)慢的原因，主要是ROFDR對激光器和調制器的要求比較高；測量傳遞函數(shù)的反傅里葉變換和信號處理系統(tǒng)比較復雜；ROTDR相關的技術發(fā)展比較快，如高功率的脈沖激光器技術、高頻率的數(shù)字信號采集卡等的性能不斷得到改進，使得ROFDR的優(yōu)勢逐漸顯現(xiàn)出來。

ROTDR與BOTDR融合型感測系統(tǒng)

ROTDR能夠全分布地測量光纖沿線的溫度分布，并且不受光纖應變的影響。但在地質與巖土工程監(jiān)測中，特別需要監(jiān)測傳感光纖沿線的應變分布，而這是布里淵光時域反射測量（BOTDR）的特點。由于BOTDR能夠全分布地同時對光纖沿線的應變和溫度分布，因此，BOTDR技術應用于地質與巖土工程的應變監(jiān)測時，如環(huán)境溫度變化較大時，則需要對測量結果進行溫度補償。由于BOTDR與BOTDR均具有全分布、長距離和單端測量的優(yōu)勢，BOTDR能夠傳感光纖沿線的溫度分布，而BOTDR通過溫度和應變補償能夠傳感光纖沿線的應變或溫度分布。為此，一些研究者將這二種技術融合，形成BOTDR與BOTDR融合型感測系統(tǒng)。經(jīng)過四十年的發(fā)展，基于BOTDR和ROFDR的分布式溫度測量技術日漸成熟。分布式光纖測溫技術在長距離、大范圍的結構體監(jiān)測方面具有巨大的優(yōu)勢，尤其適合煤礦、石油、隧道、地熱和地鐵等的分布式溫度監(jiān)控和預警。對熱力和排水管道、油氣運輸管道等的泄漏檢測、油庫、危險品和和軍火倉庫等溫度監(jiān)測、埋地以及懸空高壓電纜的監(jiān)測、高層建筑以及水壩和碼頭混凝土冷凝中水化熱等的溫度監(jiān)測，其具有非?？捎^的市場潛力。同時，隨著主動加熱傳感光纖的研發(fā)，基于ROTDR的測溫技術己用于巖土體中水分場如含水率、水位和滲流的監(jiān)測。

基于布里淵散射的全分布式光纖感測技術

布里淵光時域反射技術（BOTDR）的原理

布里淵散射光會隨外界應變和環(huán)境溫度升高或降低的產(chǎn)生相應的變化。具體為當光纖外界的溫度升高時或者受到軸向應力應變時，其布里淵散射光的頻譜將發(fā)生改變，頻譜改變的大小與光纖所受拉力和所處環(huán)境溫度的波動呈現(xiàn)正比例關系。因此，通過光學原理可以分析布里淵散射光的相關參數(shù)，然后根據(jù)他們之間的關系計算出纖芯所受到的外界參量改變的大小。空間分辨率能夠到達2m：精度更高，而且穩(wěn)定性高，結構簡明，成本低，空間分辨率可達1m，測量距離最遠為80KM。