目的　介紹了基于布里淵散射的分布式光纖傳感器的當(dāng)前進展及趨勢. 方法　給出了基于布里淵散射的分布式光纖傳感器的原理, 介紹了基于光纖光時域反射的BO TDR 和BO TDA 的分布式光纖傳感器,以及基于自發(fā)布里淵散射的同時測試應(yīng)變和溫度分布式光纖傳感器, 并指出了遇到的問題. 結(jié)果　使讀者詳細了解基于布里淵散射的分布式光纖傳感器當(dāng)前進展及發(fā)展趨勢. 結(jié)論　基于布里淵散射的分布式光纖傳感器繼承了分布式光纖傳感器的優(yōu)點, 并使測試的范圍增大, 可測信息種類增多, 精度更高.
分布式光纖傳感器是目前國內(nèi)外研究熱點, 測試用光纖的跨距可達幾十千米, 分辨率高, 誤差小[ 1 ].要獲得一個具有一定跨度范圍的整個溫度信息(或分布的應(yīng)力應(yīng)變) , 使用傳統(tǒng)的單點移動式或由多個單點組成的準(zhǔn)分布式傳感方式既耗時耗資又在布線上很困難, 其性能價格比是很低的. 而這時使用完全(以區(qū)別于準(zhǔn)) 分布式溫度傳感顯然是最有效的方法. 這就要求介質(zhì)既要有高的靈敏度, 又能有效地傳輸所感應(yīng)的信號. 光導(dǎo)纖維就具有這種雙重特性, 且它還有著抗電磁干擾、防燃、防爆、尺寸極小、對被測溫度場的影響小等其它介質(zhì)無法比擬的優(yōu)點[ 2 ].B rillou in 散射是入射光與聲波或傳播的壓力波(因此也是密度波) 相互作用的結(jié)果. 這個傳播的壓力波等效于一個以一定速度V B (且具有一定頻率8B ) 移動的密度光柵, 因此, B rillou in 散射可看作是入射光在移動的光柵上的散射, 多普勒效應(yīng)使得散射光的頻率不同于入射光. 當(dāng)某一頻率的散射光Xs與入射光XL、壓力波8B 滿足相位匹配條件, 即XL = Xs+ 8B (對光柵來說, 就是對應(yīng)于滿足布喇格(B ragg) 衍射條件) 時, 此頻率的散射光強度為極大值. 而由于散射介質(zhì)的聲波頻率8B 與其溫度、應(yīng)力等因素有關(guān).因此, 通過檢測最強散射光的頻率就可以間接地知道散射介質(zhì)的溫度、應(yīng)力等情況.
說一個散射過程是自發(fā)的, 指的是引起光散射的介質(zhì)的某種擾動(通常是介電常數(shù)) 是由熱激勵或是由量子機制的零點效應(yīng)引起的; 而一個受激散射過程是指這種擾動是由于光場的存在通過非線性效應(yīng)引起的. 實際上, 受激B rillou in 散射首先是被用于光纖通信中對光纖衰減特性的檢測, 由Ho riguch i 等人于1989 年進行實驗, 他們使用了一個1. 2 m 長的單模光纖和兩個在其中相向傳輸?shù)墓馐? 為了定位,其中一個光束是脈沖的, 而另一個是連續(xù)的, 且頻率可調(diào). 當(dāng)在光纖上某一位置滿足XCW = XP - 8B (z )時, 脈沖激光的能量能最有效地轉(zhuǎn)移到連續(xù)波激光上, 這時到達探測器的連續(xù)波激光強度將出現(xiàn)一個尖峰, 通過找這個尖峰就可知道光纖上某處的溫度信息. 首次實驗取得了在- 30～ 60℃ 溫度范圍內(nèi), 空間分辨率為100 m , 溫度分辨率為3℃ 的性能指標(biāo). 從那時起, 世界上進行了許多這方面的研究, 因為這一技術(shù)不僅能用于溫度分布測量, 而且還能用于應(yīng)力的分布傳感. 多年的努力使性能指標(biāo)也有了突飛猛進的進展, 至1995 年, 所公布的這類實驗系統(tǒng)的性能指標(biāo)已達到傳感距離32 km , 溫度分辨率1℃, 和空間分辨率5 m (已幾乎是極限值了) [ 3 ].