全分布式光纤感测技术

拉曼光频域反射（ROFDR）技术与拉曼光时域反射（ROTDR）技术不同在于ROFDR采用的是连续频率调制光，然后分别测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输入频率下的响应，通过反傅里叶变换计算出系统的脉冲响应，得到时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的方法计算温度分布。ROFDR测试系统，在超长距离上有着独特优势，最大感测长度达70KM（单模纤芯），空间分辨率可以达到0.5ｍ，精度水平与ROTDR相当。造成ROFDR设备研发慢的原因，主要是ROFDR对激光器和调制器的要求比较高；测量传递函数的反傅里叶变换和信号处理系统比较复杂；ROTDR相关的技术发展比较快，如高功率的脉冲激光器技术、高频率的数字信号采集卡等的性能不断得到改进，使得ROFDR的优势逐渐显现出来。

ROTDR与BOTDR融合型感测系统

ROTDR能够全分布地测量光纤沿线的温度分布，并且不受光纤应变的影响。但在地质与岩土工程监测中，特别需要监测传感光纤沿线的应变分布，而这是布里渊光时域反射测量（BOTDR）的特点。由于BOTDR能够全分布地同时对光纤沿线的应变和温度分布，因此，BOTDR技术应用于地质与岩土工程的应变监测时，如环境温度变化较大时，则需要对测量结果进行温度补偿。由于BOTDR与BOTDR均具有全分布、长距离和单端测量的优势，BOTDR能够传感光纤沿线的温度分布，而BOTDR通过温度和应变补偿能够传感光纤沿线的应变或温度分布。为此，一些研究者将这二种技术融合，形成BOTDR与BOTDR融合型感测系统。经过四十年的发展，基于BOTDR和ROFDR的分布式温度测量技术日渐成熟。分布式光纤测温技术在长距离、大范围的结构体监测方面具有巨大的优势，尤其适合煤矿、石油、隧道、地热和地铁等的分布式温度监控和预警。对热力和排水管道、油气运输管道等的泄漏检测、油库、危险品和和军火仓库等温度监测、埋地以及悬空高压电缆的监测、高层建筑以及水坝和码头混凝土冷凝中水化热等的温度监测，其具有非常可观的市场潜力。同时，随着主动加热传感光纤的研发，基于ROTDR的测温技术己用于岩土体中水分场如含水率、水位和渗流的监测。

基于布里渊散射的全分布式光纤感测技术

布里渊光时域反射技术（BOTDR）的原理

布里渊散射光会随外界应变和环境温度升高或降低的产生相应的变化。具体为当光纤外界的温度升高时或者受到轴向应力应变时，其布里渊散射光的频谱将发生改变，频谱改变的大小与光纤所受拉力和所处环境温度的波动呈现正比例关系。因此，通过光学原理可以分析布里渊散射光的相关参数，然后根据他们之间的关系计算出纤芯所受到的外界参量改变的大小。空间分辨率能够到达2m：精度更高，而且稳定性高，结构简明，成本低，空间分辨率可达1m，测量距离最远为80KM。