光纖是光導(dǎo)纖維的簡(jiǎn)寫，是一種由玻璃或塑料制成的纖維，可作為光傳導(dǎo)工具。傳輸原理是“光的全反射”。微細(xì)的光纖封裝在塑料護(hù)套中，使得它能夠彎曲而不至于斷裂。通常，光纖的一端的發(fā)射裝置使用發(fā)光二極管或一束激光將光脈沖傳送至光纖，光纖的另一端的接收裝置使用光敏元件檢測(cè)脈沖。光纜分為：纜皮、芳綸絲、緩沖層和光纖。光纖和同軸電纜相似，只是沒有網(wǎng)狀屏蔽層。中心是光傳播的玻璃心。

近期，南京大學(xué)光通信工程研究中心主任張旭蘋教授赴敦煌研究院進(jìn)行學(xué)術(shù)交流。交流會(huì)上，張旭蘋教授作了“分布式光纖傳感技術(shù)在文物保護(hù)中的應(yīng)用”的學(xué)術(shù)報(bào)告，并跟在場(chǎng)的專家就分布式光纖傳感原理及其技術(shù)對(duì)古建變形、開裂、溫度（火災(zāi)）、入侵重點(diǎn)保護(hù)區(qū)域等全天候全區(qū)域?qū)崟r(shí)在線監(jiān)測(cè)進(jìn)行了探討交流。與會(huì)專家一致認(rèn)為分布式光纖傳感技術(shù)在古建保護(hù)方面具有良好的應(yīng)用前景。

文物保護(hù)中的安全監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)復(fù)雜而重要的工作，為了保存文物，采用分布式光纖傳感的全過程應(yīng)變監(jiān)測(cè)方法。分布式光纖傳感能有效地捕捉各過程的結(jié)構(gòu)應(yīng)變變化，分析表明文物在保護(hù)過程中的變化狀態(tài)。分布式光纖傳感具有極大的推廣價(jià)值，能有效提高現(xiàn)有文物挖掘保護(hù)水平。

分布式光纖傳感系統(tǒng)是一種利用光纖作為傳感敏感元件和傳輸信號(hào)介質(zhì)的傳感系統(tǒng)。同時(shí)利用光纖作為傳感敏感元件和傳輸信號(hào)介質(zhì)，采用先進(jìn)的OTDR技術(shù)，探測(cè)出沿著光纖不同位置的溫度和應(yīng)變的變化，實(shí)現(xiàn)真正分布式的測(cè)量。提出的基于OTDR的瑞利散射系統(tǒng)的分布式光纖傳感器經(jīng)歷了基于OTDR的喇曼散射系統(tǒng)和基于OTDR的布里淵散射系統(tǒng)，測(cè)溫精度和范圍大幅提高。OFDR是在20世紀(jì)90年代提出的，隨著喇曼散射和布里淵散射以及強(qiáng)散射研究的深入，OFDR與其集成日益顯示出其在測(cè)量精度、測(cè)量范圍和測(cè)量速度方面的優(yōu)越性。

除了基于OTDR的喇曼散射型溫度傳感器外，其他幾種分布式溫度光纖傳感器離工業(yè)實(shí)用化還有很長(zhǎng)的一段距離，所以基于OTDR和OFDR的分布式溫度光纖傳感器仍將是研究的熱點(diǎn)，尤其是基于OFDR的新型分布式光纖傳感器將是一個(gè)重要的發(fā)展方向。

分布式光纖傳感器是采用獨(dú)特的分布式光纖探測(cè)技術(shù)，對(duì)沿光纖傳輸路徑上的空間分布和隨時(shí)間變化信息進(jìn)行測(cè)量或監(jiān)控的傳感器。它將傳感光纖沿場(chǎng)排布，可以同時(shí)獲得被測(cè)場(chǎng)的空間分布和隨時(shí)間的變化信息，對(duì)于許多工業(yè)應(yīng)用有許多吸引力。

分布式光纖傳感系統(tǒng)原理是同時(shí)利用光纖作為傳感敏感元件和傳輸信號(hào)介質(zhì)，采用先進(jìn)的otdr技術(shù)和ofdr技術(shù)，探測(cè)出沿著光纖不同位置的溫度和應(yīng)變的變化，實(shí)現(xiàn)真正分布式的測(cè)量。micron optics溫度測(cè)量原理是基于raman散射效應(yīng)的分布式溫度傳感系統(tǒng)；應(yīng)變測(cè)量原理是基于brillouin散射的分布式溫度和應(yīng)變傳感系統(tǒng)，它可以同時(shí)測(cè)量溫度和應(yīng)變。

由于分布式光纖傳感技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍測(cè)量場(chǎng)中分布信息的提取，因而它可解決目前測(cè)量領(lǐng)域的眾多難題，而分布式光纖傳感器是采用分布式光纖傳感技術(shù)的裝置。分布式光纖傳感技術(shù)是在70年代末提出的，它是隨著現(xiàn)在光纖工程中仍應(yīng)用十分廣泛的光時(shí)域反射（otdr）技術(shù)的出現(xiàn)而發(fā)展起來的。在這十幾年里，產(chǎn)生了一系列分布式光纖傳感機(jī)理和測(cè)量系統(tǒng)，并在多個(gè)領(lǐng)域得以逐步應(yīng)用。目前，這項(xiàng)技術(shù)已成為光纖傳感技術(shù)中最具前途的技術(shù)之一。

分布式光纖傳感技術(shù)的特點(diǎn)。分布式光纖傳感技術(shù)具有同時(shí)獲取在傳感光纖區(qū)域內(nèi)隨時(shí)間和空間變化的被測(cè)量分布信息的能力，其基本特征為：

1、分布式光纖傳感系統(tǒng)中的傳感元件僅為光纖；

2、一次測(cè)量就可以獲取整個(gè)光纖區(qū)域內(nèi)被測(cè)量的一維分布圖，將光纖架設(shè)成光柵狀，就可測(cè)定被測(cè)量的二維和三維分布情況；

3、系統(tǒng)的空間分辨力一般在米的量級(jí)，因而對(duì)被測(cè)量在更窄范圍的變化一般只能觀測(cè)其平均值；

4、系統(tǒng)的測(cè)量精度與空間分辨力一般存在相互制約關(guān)系；

5、檢測(cè)信號(hào)一般較微弱，因而要求信號(hào)處理系統(tǒng)具有較高的信噪比；

6、由于在檢測(cè)過程中需進(jìn)行大量的信號(hào)加法平均、頻率的掃描、相位的跟蹤等處理，因而實(shí)現(xiàn)一次完整的測(cè)量需較長(zhǎng)的時(shí)間。

分布式光纖傳感技術(shù)一經(jīng)出現(xiàn)，就得到了廣泛的關(guān)注和深入的研究，并且在短短的十幾年里得到了飛速的發(fā)展。依據(jù)信號(hào)的性質(zhì)，該類傳感技術(shù)可分為4類：

1、利用后向瑞利散射的傳感技術(shù)；

2、利用喇曼效應(yīng)的傳感技術(shù)；

3、利用布里淵效應(yīng)的傳感技術(shù)；

4、利用前向傳輸模耦合的傳感技術(shù)。

新聞來源：南京大學(xué)光通信工程研究中心