全分布式光纖感測(cè)技術(shù)

拉曼光頻域反射（ROFDR）技術(shù)與拉曼光時(shí)域反射（ROTDR）技術(shù)不同在于ROFDR采用的是連續(xù)頻率調(diào)制光，然后分別測(cè)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(yīng)，通過(guò)反傅里葉變換計(jì)算出系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)，得到時(shí)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(jì)算溫度分布。ROFDR測(cè)試系統(tǒng)，在超長(zhǎng)距離上有著獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，最大感測(cè)長(zhǎng)度達(dá)70KM（單模纖芯），空間分辨率可以達(dá)到0.5ｍ，精度水平與ROTDR相當(dāng)。造成ROFDR設(shè)備研發(fā)慢的原因，主要是ROFDR對(duì)激光器和調(diào)制器的要求比較高；測(cè)量傳遞函數(shù)的反傅里葉變換和信號(hào)處理系統(tǒng)比較復(fù)雜；ROTDR相關(guān)的技術(shù)發(fā)展比較快，如高功率的脈沖激光器技術(shù)、高頻率的數(shù)字信號(hào)采集卡等的性能不斷得到改進(jìn)，使得ROFDR的優(yōu)勢(shì)逐漸顯現(xiàn)出來(lái)。

ROTDR與BOTDR融合型感測(cè)系統(tǒng)

ROTDR能夠全分布地測(cè)量光纖沿線的溫度分布，并且不受光纖應(yīng)變的影響。但在地質(zhì)與巖土工程監(jiān)測(cè)中，特別需要監(jiān)測(cè)傳感光纖沿線的應(yīng)變分布，而這是布里淵光時(shí)域反射測(cè)量（BOTDR）的特點(diǎn)。由于BOTDR能夠全分布地同時(shí)對(duì)光纖沿線的應(yīng)變和溫度分布，因此，BOTDR技術(shù)應(yīng)用于地質(zhì)與巖土工程的應(yīng)變監(jiān)測(cè)時(shí)，如環(huán)境溫度變化較大時(shí)，則需要對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行溫度補(bǔ)償。由于BOTDR與BOTDR均具有全分布、長(zhǎng)距離和單端測(cè)量的優(yōu)勢(shì)，BOTDR能夠傳感光纖沿線的溫度分布，而BOTDR通過(guò)溫度和應(yīng)變補(bǔ)償能夠傳感光纖沿線的應(yīng)變或溫度分布。為此，一些研究者將這二種技術(shù)融合，形成BOTDR與BOTDR融合型感測(cè)系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)四十年的發(fā)展，基于BOTDR和ROFDR的分布式溫度測(cè)量技術(shù)日漸成熟。分布式光纖測(cè)溫技術(shù)在長(zhǎng)距離、大范圍的結(jié)構(gòu)體監(jiān)測(cè)方面具有巨大的優(yōu)勢(shì)，尤其適合煤礦、石油、隧道、地?zé)岷偷罔F等的分布式溫度監(jiān)控和預(yù)警。對(duì)熱力和排水管道、油氣運(yùn)輸管道等的泄漏檢測(cè)、油庫(kù)、危險(xiǎn)品和和軍火倉(cāng)庫(kù)等溫度監(jiān)測(cè)、埋地以及懸空高壓電纜的監(jiān)測(cè)、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(cè)，其具有非常可觀的市場(chǎng)潛力。同時(shí)，隨著主動(dòng)加熱傳感光纖的研發(fā)，基于ROTDR的測(cè)溫技術(shù)己用于巖土體中水分場(chǎng)如含水率、水位和滲流的監(jiān)測(cè)。

基于布里淵散射的全分布式光纖感測(cè)技術(shù)

布里淵光時(shí)域反射技術(shù)（BOTDR）的原理

布里淵散射光會(huì)隨外界應(yīng)變和環(huán)境溫度升高或降低的產(chǎn)生相應(yīng)的變化。具體為當(dāng)光纖外界的溫度升高時(shí)或者受到軸向應(yīng)力應(yīng)變時(shí)，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(dòng)呈現(xiàn)正比例關(guān)系。因此，通過(guò)光學(xué)原理可以分析布里淵散射光的相關(guān)參數(shù)，然后根據(jù)他們之間的關(guān)系計(jì)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(dá)2m：精度更高，而且穩(wěn)定性高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)明，成本低，空間分辨率可達(dá)1m，測(cè)量距離最遠(yuǎn)為80KM。