分布式光纤传感器系统测量原理
[摘要]: 光在光纤中传播，光与介质中光学声子、声学声子发生碰撞，会产生后向散射的光，这些后向散射的光的频率、强度均会发生改变。

其改变量的大小与折射率等有关，而折射率等因素受光纤的应变、温度的影响。

[关键词]：光纤；光纤传感器；测量
中国分类号：TN6 文献标识码：A 文章编号：1002-6908(2007)0110021-01
1．BOTDR的分布式温度和应变测量
BOTDR的分布式应变测量原理，当入射光在光纤中传播时，入射光会与声波声子相互作用，产生布里渊散射。

其散射光的传播方向与入射光的传播方向相反。

当入射光的波长那布里渊散射的最大能量的频率与入射光的频率之差大约是11GHz。

这个频移量就叫做布里渊频移。

如果光纤沿径向发生了应变，那布里渊散射对应于应力的频移量，如图1所示：
为了测量分布式的应变，通过使用BOTDR技术，沿着光纤观测布里渊散射光的频谱，确定布里渊频移的大小，从而达到测量应力的目的。

如图2所示。

在光纤的一端脉冲光入射，同时在这端使用时间域的BOTDR接收布里渊后向散射光。

因此，产生布里渊散射的位置与脉冲光发射的位置的距离Z可以由下列登时确定，在这个式中，时间T是发射脉冲光与接收的布里渊散射光的时间差。

为了能获得布里渊散射光的频谱，我们重复上面所做的步骤，我们缓慢的改变入射光的频谱宽度。

在布里渊散射光的不同频率段，我们能获得大量的分布式能量。

如图2所示。

所以，我们能够从获得的布里渊散射光的波形，知道在光纤中任何位置，那散射光的频谱。

所以，我们固定频谱到那些Lorentzian弯曲和使用能量峰值的频谱。

通过相应弯曲位置的应力。

应变与布里渊频率的改变量的各自联系。

在实际的测量中，测量之前，（1）中的系数和布里渊频移可以在无应变时测量出来。

然后，频移转换成应变。

注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。