分布式光纖傳感技術是在70年代末提出的，它是隨著現在光纖工程中仍應用十分廣泛的光時域反射（OTDR）技術的出現而發展起來的．在這十幾年里，產生了一系列分布式光纖傳感機
理和測量系統，并在多個領域得以逐步應用．目前，這項技術已成為光纖傳感技術中最具前途的技術之一．
1　分布式光纖傳感技術的特點

　　分布式光纖傳感技術具有同時獲取在傳感光纖區域內隨時間和空間變化的被測量分布信息的能力，其基本特征為[1]：
　　①　分布式光纖傳感系統中的傳感元件僅為光纖；
　　②　一次測量就可以獲取整個光纖區域內被測量的一維分布圖，將光纖架設成光柵狀，就可測定被測量的二維和三維分布情況；
　　③　系統的空間分辨力一般在米的量級，因而對被測量在更窄范圍的變化一般只能觀測其平均值；
　　④　系統的測量精度與空間分辨力一般存在相互制約關系；
　　⑤　檢測信號一般較微弱，因而要求信號處理系統具有較高的信噪比；
　　⑥　由于在檢測過程中需進行大量的信號加法平均、頻率的掃描、相位的跟蹤等處理，因而實現一次完整的測量需較長的時間．

2　分布式光纖傳感技術研究現狀

　　分布式光纖傳感技術一經出現，就得到了廣泛的關注和深入的研究，并且在短短的十幾年里得到了飛速的發展．依據信號的性質，該類傳感技術可分為4類：①利用后向瑞利散射的傳感技術；②利用喇曼效應的傳感技術；③利用布里淵效應的傳感技術；④利用前向傳輸模耦合的傳感技術．

2.1　利用后向瑞利散射的分布式光纖傳感技術
　　瑞利散射是入射光與介質中的微觀粒子發生彈性碰撞所引起的，散射光的頻率與入射光的頻率相同．在利用后向瑞利散射的光纖傳感技術中，一般采用光時域反射（OTDR）結構來實現被測量的空間定位，典型傳感器的結構如圖1所示．依據瑞利散射光在光纖中受到的調制作用，該傳感技術可分為強度調制型和偏振態調制型



圖1　后向散射型分布式光纖傳感器基本系統框圖

2.1.1　強度調制型[2]
　　當一束脈沖光在光纖中傳播時，由于光纖中存在折射率的微觀不均勻性，會產生瑞利散射．如果外界物理量的變化能夠引起光纖的吸收、損耗特性或瑞利散射系數的變化，那么通過檢測后向散射光信號的強度就能夠獲得外界物理量的大小．目前基于對后向瑞利散射光進行強度調制的傳感器有利用微彎損耗構成的分布式光纖力傳感器、利用光纖材料在放射線照射下所引起光損耗構成的分布式輻射傳感器，利用化學染料對光的吸收特性構成的分布式化學傳感器，利用液芯光纖瑞利散射系數與溫度的關系構成的分布式溫度傳感器．
2.1.2　偏振態調制型
　　偏振態光時間域反射法（POTDR）最初是由Rogers[3]提出的，其基本原理是，如果光纖受一些外界物理量的調制，那么光的偏振態就會隨之發生變化，而瑞利散射光在散射點的偏振方向與入射光相同，所以在光纖的入射端對后向瑞利散射光的偏振態和光信號的延遲時間進行檢測就可獲得外界物理量的分布情況．由于磁場、電場、橫向壓力和溫度都能夠對光纖中光的偏振態進行調制，因此該技術可用于實現多個物理量的測量．
　　基于后向瑞利散射的傳感技術是現代分布式光纖傳感技術的基礎，它在80年代初期得到了廣泛的發展．然而由于該技術難以克服測量精度低、傳感距離短的缺陷，目前在這方面的研究已鮮有報道．

2.2　利用拉曼效應的分布式光纖傳感技術
2.2.1　利用自發拉曼散射的分布式溫度傳感技術
　　光通過光纖時，光子和光纖中的光聲子會產生非彈性碰撞，發生喇曼散射，波長大于入射光為斯托克斯光，波長小于入射光為反斯托克斯光．斯托克斯光與反斯托克斯光的強度比和溫度的關系可由下式表示：

R(T)=(λs/λA)4exp(-hcu/KT)　　　　　(1)

式中　h－普朗克常數；
　　　c－真空光速；
　　　K－波爾茲曼常數；
　　　T－絕對溫度．
　　因而這一關系與光時域反射技術結合就可構成分布式溫度傳感器．圖2是該類傳感器的基本結構框圖．采用斯托克斯光與反斯托克斯光的強度比可消除光纖的固有損耗和不均勻性所帶來的影響．



圖2　基于自發喇曼散射的分布式光纖溫度傳感器原理框圖

　　基于拉曼散射的分布式溫度傳感技術是分布式光纖傳感技術中最為成熟的一項技術．對該技術開展研究工作的主要有英國的King大學[4]，中國的重慶大學[5]和中國計量學院[6]．目前，該類傳感器的一些產品已出現在國際、國內市場，最為著名的是英國York公司的DTS80，它的空間分辨力和溫度分辨力分別能達到1m、1℃，測量范圍為4～8km．
2.2.2　利用受激拉曼效應的分布式應力傳感技術