2025年挑战杯创业大赛鉴定材料之2-技术工作报告-BOTDR .pdfVIP

先天下之忧而忧，后天下之乐而乐。——范仲淹

鉴定材料之2

布里渊连续分布式

光纤传感温度/应变监测仪

技术工作报告

南京大学光通信工程研究中心

2025年4月15日

以家为家，以乡为乡，以国为国，以天下为天下。——《管子》

一、引言

应变与温度的监测需求广泛，在能源电力、航空航天、土木工程、通讯工程、

交通和安防工业等诸多领域都把其作为一种必须的故障诊断、事故预警手段。比如

能源产业中的石油、天然气输送管线或储罐泄漏监测和油库、油管、油罐的温度监

测及故障点的检测，通讯行业中海底光缆的应变监测，电力行业中电力电缆的表面

温度检测监控、事故点定位，水利土木建筑行业中大坝、河堤的渗漏，桥梁及其他

混凝土结构裂变的监测，公路、地铁隧道行业中隧道、地铁、公路的火灾监测和报

警等。在上述应用领域，对被测场的应变与温度状况进行全方位连续监测的需求日

益迫切。针对这种需求，我们利用布里渊光时域反射光纤传感技术、序列脉冲探测

方法、布里渊散射谱宽带探测方法和等效脉冲光拟合法，开发一种长距离快速温度/

应变测量仪。

二、布里渊光时域反射光纤传感技术原理与特点

布里渊散射是光波与声波在光纤中传播时相互作用而产生的光散射过程，在不

同的条件下，布里渊散射又分别以自发散射和受激散射两种形式表现出来。相对于

入射光，布里渊散射光有一定的频移，称为布里渊频移。对于普通的硅玻璃光纤，

λ

当入射光的波长=1550nm时，布里渊频移约为11.2GHz。光纤中的布里渊频移变

v

化量与光纤所受的温度或应变成线形关系：

B



vCCT

BvvT

TCC

其中和分别为应变和温度变化量，和分别为布里渊频移应变系数和温度

vvT

系数。因此通过检测布里渊散射光的频移，便可求得光纤所受的应变或温度。BEOFS

的工作原理示意图如图1所示。它通过向传感光纤中注入一个光脉冲，利用该光脉

冲在光纤中的后向自发布里渊散射光携带的应变或温度信息，同时结合光时域反射

技术来实现应变或温度的连续分布式传感。从光纤的一端发射脉冲，同时在发射端

检测背向布里渊散射信号，发送脉冲与接收到散射信号的时间延迟与光速的乘积可

以提供光纤检测的位臵信息，由于布里渊散射信号的频移和强度与光纤所受到的温

度和应变存在线性关系，所以通过测量布里渊信号的强度或频移就可以得到光纤的

温度和应变的分布信息。

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英雄者，胸怀大志，腹有良策，有包藏宇宙之机，吞吐天地之志者也。——《三国演义》

图1BEFS的工作原理示意图

布里渊光时域反射(Brillouinopticaltimedomainreflectometry,BOTDR)

技术是一种可单端测量的分布式光纤传感技术，