全分布式光纤传感技术

张旭苹等编著的《全分布式光纤传感技术》介绍了光纤中瑞利散射、布里渊散射、拉曼散射等非线性散射效应的分布式光纤传感的传感理论，对基于时域反射技术的全分布式光纤传感技术包括基于光纤中瑞利散射的光时域反射(OTDR)技术、相干光时域反射(COTDR)技术、偏振光时域反射(POTDR)技术，基于布里渊散射的布里渊光时域反射(BOTDR)技术和基于拉曼散射的拉曼光时域反射(ROTDR)技术等的研究现状和发展趋势、传感器设计方法以及应用领域进行了详尽的阐述。

前言

第1章 光纤传感技术

1.1 光纤传感技术概述

1.1.1 光纤传感技术原理与特点

1.1.2 光纤传感技术的分类

1.2 国内外光纤传感技术的发展历史和现状

1.2.1 国际光纤传感技术的发展历史和现状

1.2.2 我国光纤传感技术的发展历史和现状

1.3 全分布式光纤传感技术

l.3.1 全分布式光纤传感技术的特点

1.3.2 全分布式光纤传感技术的主要参数

1.3.3 全分布式光纤传感技术的应用

1.3.4 全分布式光纤传感技术的发展方向

参考文献

第2章 光纤中的光散射

2.1 光纤中的自发散射谱

2.2 宏观麦克斯韦方程组

2.3 电荷对电磁场的响应

2.4 瑞利散射

2.5 自发拉曼散射

2.6 自发布里渊散射

2.7 受激布里渊散射

2.8 总结

参考文献

第3章 基于瑞利散射的全分布式光纤传感技术

3.1 基于瑞利散射的光纤传感技术原理

3.2 光时域反射(OTDR)技术

3.2.1 OTDR原理

3.2.2 OTDR系统

3.2.3 OTDR的性能指标

3.2.4 OTDR的应用

3.3 相干光时域反射(COTDR)技术

3.3.1 COTDR原理

3.3.2 COTDR系统

3.3.3 超长距离COTDR系统中的非线性效应

3.3.4 COTDR的关键技术

3.3.5 COTDR的应用

3.4 偏振光时域反射(POTDR)技术

3.4.1 单模光纤中的偏振态

3.4.2 POTDR传感技术

3.4.3 POTDR的应用

3.5 光频域反射(OFDR)技术

3.5.1 OFDR原理

3.5.2 OFDR系统

3.5.3 OFDR的应用

参考文献

第4章 基于拉曼散射的全分布式光纤传感技术

4.1 基于拉曼散射的光纤传感技术原理

4.1.1 自发拉曼散射效应

4.1.2 基于拉曼散射的光纤温度传感器原理

4.2 拉曼光时域反射(ROTDR)技术

4.2.1 ROTDR原理

4.2.2 光纤拉曼传感解调原理与技术

4.2.3 光纤拉曼温度传感器的结构、参数与优化设计

4.2.4 光纤拉曼温度传感器的研究现状和发展趋势

4.2.5 拉曼相关双光源自校正光纤拉曼温度传感器

4.2.6 脉冲编码光源光纤拉曼温度传感器

4.2.7 基于非线性散射效应融合原理的光纤传感器

4.2.8 拉曼散射传感信号的采集和处理技术

4.3 拉曼光频域反射(ROFDR)技术

4.3.1 ROFDR原理

4.3.2 ROFDR的空间分辨率和传感距离

4.3.3 ROTDR和ROFDR的对比

4.3.4 ROFDR的研究现状

4.4 全分布式光纤拉曼温度传感器的应用

4.4.1 在智能电网中的应用

4.4.2 在地铁中的应用

4.4.3 在油井和石油管道监测中的应用

4.5 总结

参考文献

第5章 基于布里渊散射的全分布式光纤传感技术

5.1 研究概况

5.2 技术原理

5.2.1 光纤中的布里渊散射

5.2.2 基于布里渊散射的传感机制

5.3 布里渊光时域反射(BOTDR)技术

5.3.1 BOTDR原理

5.3.2 直接探测型BOTDR

5.3.3 相干探测型BOTDR

5.3.4 BOTDR中的交叉敏感问题

5.3.5 BOTDR系统性能改善方案

5.4 布里渊光时域分析(BOTDA)技术

5.4.1 BOTDA原理

5.4.2 基于差分脉冲对的BOTDA

5.4.3 基于序列脉冲光的B0TDA

5.4.4 其他一些B0TDA

5.5 布里渊光频域分析(BOFDA)技术

5.6 布里渊光栅的产生及传感应用

5.6.1 布里渊光栅的特性

5.6.2 布里渊光栅的产生和读取

5.6.3 基于布里渊光栅的温度和应变传感器

5.7 布里渊光纤传感技术的应用

5.7.1 在结构健康监测中的应用

5.7.2 在通信领域中的应用

5.7.3 在智能电网中的应用

参考文献

张旭苹等编著的《全分布式光纤传感技术》以全分布式光纤传感器为核心，详细介绍了光纤中的瑞利散射、拉曼散射、布里渊散射等散射效应;结合作者多年来在传感器领域的研究成果和经验，对全分布式光纤传感器的原理、结构和技术等方面进行了深入细致的阐述，并列举了大量应用实例。

《全分布式光纤传感技术》可供理工科院校电子、信息、光电和自动化等专业从事传感器研究的高年级本科生、研究生以及相关领域的研究人员参考阅读。

由于分布式光纤传感技术能够实现大范围测量场中分布信息的提取，因而它可解决目前测量领域的众多难题，而分布式光纤传感器是采用分布式光纤传感技术的装置。分布式光纤传感技术是在70年代末提出的，它是随着现在光纤工程中仍应用十分广泛的光时域反射(otdr)技术的出现而发展起来的.在这十几年里，产生了一系列分布式光纤传感机理和测量系统，并在多个领域得以逐步应用.目前，这项技术已成为光纤传感技术中最具前途的技术之一. 1、分布式光纤传感技术的特点 分布式光纤传感技术具有同时获取在传感光纤区域内随时间和空间变化的被测量分布信息的能力，其基本特征为]: ① 分布式光纤传感系统中的传感元件仅为光纤; ② 一次测量就可以获取整个光纤区域内被测量的一维分布图，将光纤架设成光栅状，就可测定被测量的二维和三维分布情况; ③ 系统的空间分辨力一般在米的量级，因而对被测量在更窄范围的变化一般只能观测其平均值; ④ 系统的测量精度与空间分辨力一般存在相互制约关系; ⑤ 检测信号一般较微弱，因而要求信号处理系统具有较高的信噪比; ⑥ 由于在检测过程中需进行大量的信号加法平均、频率的扫描、相位的跟踪等处理，因而实现一次完整的测量需较长的时间. 2、分布式光纤传感技术研究现状 分布式光纤传感技术一经出现，就得到了广泛的关注和深入的研究，并且在短短的十几年里得到了飞速的发展.依据信号的性质，该类传感技术可分为4类:①利用后向瑞利散射的传感技术;②利用喇曼效应的传感技术;③利用布里渊效应的传感技术;④利用前向传输模耦合的传感技术.