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三、 布里渊散射的分布式光纤传感技术研究现状
自从Horiguchi[4]和Culverhouse[5]等人首次分别提出利用布里渊散射频移特性作为分布式应变和温度传感以来，在世界范围内，众多研究人员展开了基于布里渊散射的传感系统的研究，取得了可喜的成绩。目前，基于布里渊散射的温度/应变传感技术的研究主要集中在三个方面：
（1）基于布里渊光时域反射（BOTDR）技术的分布式光纤传感技术；
（2）基于布里渊光时域分析（BOTDA）技术的分布式光纤传感技术。
（3）基于布里渊光频域分析技术（BOFDA）的分布式光纤传感技术。
1、基于布里渊光时域反射技术（BOTDR）的分布式光纤传感技术
基于BOTDR的分布式光纤传感系统与在光纤测量中广泛应用的光时域反射计（OTDR）相类似，基本框图如图1所示。在OTDR中，当脉冲光在光纤中传输时，在光纤的脉冲光发送端就可以检测到由瑞利散射产生的背向散射光，背向散射光与脉冲光之间的时间延迟提供对光纤的位置信息的测量，背向散射光的强度提供对光纤的衰减的测量。在BOTDR中，背向的自发布里渊散射代替了瑞利散射，由于布里渊散射受温度和应变的影响，因此通过测量布里渊散射便可以得到温度和应变信息。 |
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自发布里渊散射信号相当微弱（比瑞利散射约小两个数量级），检测比较困难，因此基于BOTDR的分布式光纤传感技术的研究主要集中在布里渊信号的检测上。Kurashima[6]等人首先利用相干检测的方法实现了自发布里渊信号的检测和分布式温度／应变测量，并在11.57km的光纤上获得了空间分辨率为100m、温度／应变测量精度分别为±3℃／±0.006％的实验结果。
其具体检测方法是：用一个可调谐激光器作为本地振荡光源和背向散射光外差，当调节本地振荡光（ ）使其频率与输入脉冲光（ ）的频率差 落在布里渊频移 附近时，则本振光与布里渊散射斯托克斯光的拍频信号的频率差就会远远小于布里渊频移，这样用一个低通滤波器就可以将这个拍频信号滤出来。
由于低通滤波器的截止带宽比布里渊散射信号的线宽要窄得多，因此滤波器所滤出的信号只对应着本振光与光纤某区域布里渊频移和 相差很小的布里渊散射光的拍频信号，输入脉冲光与本振光之间的频差也就正好可以近似等于该区域布里渊散射信号的频移。已知布里渊频移与温度、应变存在线形关系，因此通过测定脉冲光与本振光的频差，就可以得到温度或应变信息。改变本振光的频率，就可以实现沿整个光纤分布的温度/应变测量。
相干检测可以利用本振光提高信号的测量灵敏度，但需要同时使用两个光源，对两光源的相干性能也有较高要求。为了克服这个缺点，K.Shimizu[7]等人通过引入一个光移频环路实现了利用单光源对自发布里渊信号的相干自差检测，并获得满意的实验结果。
不同于相干检测，英国的T.P.Newson等人利用直接检测的方法实现了分布式测量，其系统主要利用光纤马赫－泽德干涉仪的滤波和鉴频特性来实现背向自发布里渊散射信号的检测。
在背向散射信号的耦合输出端，系统首先利用一个马赫－泽德干涉仪将微弱的布里渊信号从背向散射信号（主要是瑞利散射）中分离出来，然后通过另外一个马赫－泽德干涉仪来实现布里渊频移和强度的测量，最后通过相关的数据处理得到温度和应变信息。 |
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在最近的研究中[8]，他们在15km的光纤上获得了空间分辨率为10m，温度、应变分辨力分别为4℃/290me的实验结果，并利用温度、应变和布里渊散射信号的频移、强度关系在同一光纤上实现了温度、应变的同时测量。和相干检测相比，直接检测的测量
灵敏度没有相干检测高，但系统结构简单，成本低，实时性好。
另外，T.R.Parker[9]等人通过对背向自发布里渊散射斯托克斯和反斯托克斯光谱的测量同样实现了温度、应变的同时测量，并获得了理想的实验结果。
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