光纤传感器和分布式光纤传感器系统技术是如何工作的？

光纤传感器利用光沿光纤传播的物理特性来检测温度、应变等参数的变化。光纤传感使用光纤作为传感器，沿着光纤创建数千个连续的传感器点。这被称为使用分布式光纤传感器的分布式光纤传感。

测量光纤本身的设备通常称为询问器。其目的是利用拉曼和布里渊分布式光纤传感器技术测量沿标准或特定光纤的温度和应变。

一、光纤传感是如何工作的？

光纤可以作为测试站和外部传感器之间的通信路径，称为外部传感。然而，当光纤本身被用作光纤传感系统时，这被称为本征光纤传感。

这种类型的光纤传感技术的优点在于，它不需要光纤和外部传感器之间的分立接口，因此降低了复杂性和成本。为此，温度和应变波动等外部刺激需要以可测量的方式影响电缆中的光源，以提供有用的数据。

当光子在光纤中与粒子接触后随机散射时，称为瑞利散射。这一原理已被证明适用于各种类型的光纤测试技术，例如OTDR光纤测试，因为反向散射到检测器的光的体积、波长和位置可以确定光纤中衰减事件的幅度和位置。

以类似的方式，拉曼散射在斯托克斯波段产生散射回光源的光子的温度诱导变化。通过测量斯托克斯频带和反斯托克斯频带中的反向散射光的强度之间的差异，可以精确地确定沿着光纤的任何给定位置的温度。

布里渊散射是一种类似的现象，其中反向散射光的波长以可预测的方式受到外部温度和声刺激的影响。该数据结合同一点的温度背景知识，可用于精确确定光纤所经受的应变，并进行分析以确定光纤的哪些区域(区域)受到影响。

二、分布式光纤传感器

并且拉曼和布里渊散射被有效地用于分布式光纤传感(DFS)中。拉曼散射用于分布式温度传感(DTS),布里渊散射用于分布式温度和应变传感(DTSS)。这些测量不受光纤损耗的影响，可以用来精确监测几十公里内的温度和应变。

在这种情况下，“分布式”仅指能连续测量整个光纤长度的光纤传感技术，或分布式光纤传感器。本质上，光纤本身就是一个传感器。由于这些光纤传感方法是完全固有的，如果期望温度保持在100°C(212°F)以下，并且光纤不会受到过度的化学或机械损坏，则可以使用标准电信光纤作为介质。

　　审核编辑：汤梓红