分布式光纤传感技术为何现在是传感行业的主流技术？

近年来，光纤传感技术迅速发展，正逐步成为继光纤通信产业发展之后又一大光纤应用技术产业，其中分布式光纤传感技术是国内外研究的热点之一。 分布式光纤传感技术将光纤作为传感介质，将光波作为信息载体，通过探测光信号强度、频率、相位、偏振态的变化，从而解调出温度、应变等外界信息。 光纤温度传感器是应用最广泛的光纤传感器之一，具有耐腐蚀、耐高温、抗干扰、结构紧凑、精度高、适合远距离传输等特点，可以满足恶劣环境的温度实时监测要求。

光纤中的散射效应

光在介质中传播时，由于介质的原子和分子是检测技术与数据处理不规则的，会导致光往其它方向传播，改变其原有的传输方向，这种现象称为光的散射。在分布式拉曼测温系统中当激光器产生一束光脉冲打入到光纤中时，光在光纤中会产生散射光。 在光纤中，根据介质和入射光之间是否交换能量，可以将不同类型的散射分为弹性散射和非弹性散射。 光纤中产生的瑞利散射是一种弹性散射，通过解调瑞利后向散射光的偏振或光强的变化，可以感知光纤外部物理量的变化，如振动、应变和其他物理量。布里渊散射和拉曼散射都属于非弹性散射，所以散射光的强度要小于入射光的强度。 由于产生散射光的过程中总能量是守恒的，因此介质只能吸收或释放入射光和散射光子之间的能量。 如果被介质吸收能量，则意味着散射光的光强小于散射光的光强，该散射称为斯托克斯散射。 相反，即介质释放能量，则该散射称为反斯托克斯散射。

在使用了瑞利散射的分布式光纤测温系统中，由于瑞利散射光对温度物理量不敏感，导致使用该方案的系统的温度分辨率较低。 所以，基于瑞利散射光的分布式光纤测温系统的技术逐渐被淘汰。在当分布式光纤温度测量系统中，采用布里渊散射时，由于布里渊散射信号中对应的可变物理量和温度的变化是敏感的，容易产生交叉影响，因此暂不考虑使用布里渊散射的分布式温度测量系统。 而在基于拉曼散射的分布式光纤测温系统中，其拉曼散射信号只对光纤周围的温度变化敏感，不易受到其它信号的干扰，且理论知识相对比较丰富和完善，对光纤的类型没有特殊的要求，相对于上述两种技术更容易实现，更具实用价值。

分布式拉曼测温技术具有本质安全、使用方便、维护成本低、抗干扰能力强、测量范围大的优点，在长距离的应用场景中能够做到连续不间断的进行温度探测，能够快速实时地解调出温度，而且可以布置在环境复杂且恶劣的环境中，这些都是传统的点式测温传感器不具备的。 因此分布式拉曼测温系 统的应用场景非常广泛，常常应用于油气输送管道、大型仓库、大型机械、电力供应等场景。 在系统安装过程中也应当注意主机工作环境要求、光纤铺设技术要领以及做好系统和光纤的保护工作。 分布式光纤测温技术的不断研究与应用，将极大推动在线监控综合能力，大幅度地降低火灾发生率，节约投资，提高科学判断水平，达到事前预防的目的，可以有效地保障国家财产和人民生命安全。希望随着科学技术的日益发展，分布式光纤测温技术可以进行不断的提升，并得到更广泛的推广。