基于φ-OTDR 的分布式 光纤应力传感器设计 学院： 理学院 姓名： 覃康丛 班级： 09 光信息科学与技术2 班 学号： 200930461173 指导老师： 吴俊芳 要求： 1、采用光纤传感器实现应力的分布式(全分布式或准分布式)测量。画出原理图，注明所需器件的名字，包括光源、探测器，及其他必要器件，指明每个器件的必要参数。 2、说明测量原理。包括必要的数学公式、信号的解调方式等。 3、分析传感器的工作特点，如分析传感器的优缺点(文献中常指出优点而不提缺点)？适于测量动态还是静态信号？初始参数如何设置？等。 4、所设计传感器的应用。 基于φ-OTDR 的分布式光纤应力传感器 分布式光纤传感技术是把被测量作为光纤位置长度的函数，应用光纤几何上的一维特性在整个光纤长度上对沿光纤几何路径分布的外部物理参量进行测量的技术。 分布式光纤传感技术利用光纤自身集传输和传感为一体的特点，充分体现了光纤分布伸展的优势，提供了同时获取被测物理参量的空间分布状态和随时间变化信息的手段。 分布式光纤传感技术是基于光纤工程中广泛应用的光时域反射（optical time domain reflectometry , OTDR）技术发展起来的一种新型传感技术。OTDR 是光纤分布测量的基础。1．光时域反射原理 光在光纤中传输会发生散射，包括由光纤折射率变化引起的瑞利散射、光学声子引起的拉曼散射和声学声子引起的布里渊散射三种类型。瑞利散射是当光波在光纤中传输时，遇到光纤纤芯折射率 n 在微观上随机起伏而引起的线性散射，是光纤的一种固有特性，瑞利散射其波长不发生变化。而拉曼散射和布里渊散射是光与物质非弹性散射时所携带出的信息，散射波长相对于入射波长发生偏移。瑞利散射在整个空间都有分布，其中存在沿光纤轴向向前和向后的散射，我们称沿光纤轴向向后的散射为瑞利后向（背向）散射。 OTDR 是基于测量后向瑞利散射光信号的实用化测量仪器。利用 OTDR 可以方便地从单端对光纤进行非破坏性的测量，它能连续显示整个光纤线路的损耗相对于距离的变化。如图 1所示，OTDR 测试是通过将光脉冲注入到光纤中，当光脉冲在光纤内传输时，会由于光纤本身的性质、连接器、接头、弯曲或其它类似的事件而产生散射、反射，其中一部分的散射光和反射光经过同样的路径延时返回到 OTDR中。OTDR根据入射信号与其返回信号的时间差 t，很容易推出下式计算出上述事件点的距离: Z = c ∙t2n 式中c 为光在真空中的速度，n 为光纤纤芯...
