分布式光纖傳感器是一種使用獨特分布式光纖探測技術的傳感器，通過傳感光纖的布置，能同時獲取被測場的空間分布和隨時間變化的信息。這一特性使其在多種工業應用中有廣泛應用前景。
原理
分布式光纖傳感系統利用光纖作為傳感敏感元件和傳輸信號介質，結合先進的OTDR（光時域反射儀）技術和OFDR（光頻域反射儀）技術，探測光纖沿線不同位置的溫度和應變變化，從而實現真正的分布式測量。Micron Optics公司的溫度測量原理基于Raman散射效應的分布式溫度傳感系統；應變測量原理則是基于Brillouin散射的分布式溫度和應變傳感系統，能夠同時測量溫度和應變。
特點
- 分布式光纖傳感系統中的傳感元件僅包含光纖。
- 一次測量即可獲取整個光纖區域內的被測量一維分布圖，若將光纖架設成光柵狀，則可測定被測量的二維和三維分布情況。
- ODTDR系統的空間分辨力一般在米級別，OFDR技術的空間分辨力可達毫米級別。
- 系統的測量精度與空間分辨力通常存在相互制約關系。
- 檢測信號通常較微弱，因此要求信號處理系統具備較高信噪比。
- 在檢測過程中，因需進行大量信號加法平均、頻率掃描、相位跟蹤等處理，完成一次完整測量所需時間較長。
現狀分析
分布式光纖傳感器的基本形式是直接采用OTDR技術探測光纖長局部過大的損耗。最初的分布式光纖溫度傳感利用后向散射系數隨溫度變化的特性，但實芯光纖靈敏度較低，液芯光纖不切實際且接收信號與模式結構有關。另一種分布式光纖傳感器則應用POTDR技術探測單模光纖中瑞利后向散射光偏振態作為時間函數的變化，因為單模光纖中雙折射參數對多種物理量敏感，如應變、壓力、電場、磁場等，使得這種衍生的OTDR技術具有廣闊的應用潛力。OTDR技術實際上是一種光學雷達，與分布式光纖傳感器中使用的光學測距原理類似。為了提高測量的空間分辨率，衍生出了FMCW等技術，本質上屬于OFDR技術。近年來，OFDR技術取得了顯著進步，不僅可用于光纖通訊中的故障定位和診斷，分辨率高達10μm，還能測量溫度或應變，傳感空間分辨率達1mm，是目前分辨率最高的技術之一，盡管測試距離相對較短，一般不超過100m。
技術發展
未來分布式光纖傳感器技術的發展趨勢包括：
- 實現單根光纖上多個物理參數（溫度和應變）或化學參數的同時測量。
- 提高測量系統的測量范圍，縮短測量時間。
- 提高信號接收和處理系統的檢測能力，提升系統的空間分辨率和測量不確定度。
- 開發基于二維或多維的分布式光纖傳感器網絡，這將是光纖傳感器研究的重要方向。
參考資料 >
什么是分布式光纖測溫?有何作用及優勢?.搜狐網.2024-08-07
分布式光纖溫度傳感器的工作原理和性能分析.化工儀器網.2024-08-07
中國分布式光纖傳感(Dfos)市場競爭分析.搜狐網.2024-08-07