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第1章 光纤传感技术 1

1.1 光纤传感技术概述 1

1.1.1 光纤传感技术原理与特点 1

1.1.2 光纤传感技术的分类 4

1.2 国内外光纤传感技术的发展历史和现状 11

1.2.1 国际光纤传感技术的发展历史和现状 11

1.2.2 我国光纤传感技术的发展历史和现状 13

1.3 全分布式光纤传感技术 15

1.3.1 全分布式光纤传感技术的特点 15

1.3.2 全分布式光纤传感技术的主要参数 16

1.3.3 全分布式光纤传感技术的应用 18

1.3.4 全分布式光纤传感技术的发展方向 23

参考文献 25

第2章 光纤中的光散射 27

2.1 光纤中的自发散射谱 27

2.2 宏观麦克斯韦方程组 28

2.3 电荷对电磁场的响应 35

2.4 瑞利散射 36

2.5 自发拉曼散射 38

2.6 自发布里渊散射 48

2.7 受激布里渊散射 51

2.8 总结 60

参考文献 60

第3章 基于瑞利散射的全分布式光纤传感技术 62

3.1 基于瑞利散射的光纤传感技术原理 62

3.2 光时域反射（OTDR）技术 63

3.2.1 OTDR原理 63

3.2.2 OTDR系统 64

3.2.3 OTDR的性能指标 65

3.2.4 OTDR的应用 67

3.3 相干光时域反射（COTDR）技术 68

3.3.1 COTDR原理 69

3.3.2 COTDR系统 72

3.3.3 超长距离COTDR系统中的非线性效应 73

3.3.4 COTDR的关键技术 77

3.3.5 COTDR的应用 89

3.4 偏振光时域反射（POTDR）技术 92

3.4.1 单模光纤中的偏振态 92

3.4.2 POTDR传感技术 101

3.4.3 POTDR的应用 107

3.5 光频域反射（OFDR）技术 111

3.5.1 OFDR原理 111

3.5.2 OFDR系统 112

3.5.3 OFDR的应用 116

参考文献 116

第4章 基于拉曼散射的全分布式光纤传感技术 120

4.1 基于拉曼散射的光纤传感技术原理 120

4.1.1 自发拉曼散射效应 120

4.1.2 基于拉曼散射的光纤温度传感器原理 121

4.2 拉曼光时域反射（ROTDR）技术 125

4.2.1 ROTDR原理 125

4.2.2 光纤拉曼传感解调原理与技术 126

4.2.3 光纤拉曼温度传感器的结构、参数与优化设计 129

4.2.4 光纤拉曼温度传感器的研究现状和发展趋势 136

4.2.5 拉曼相关双光源自校正光纤拉曼温度传感器 141

4.2.6 脉冲编码光源光纤拉曼温度传感器 144

4.2.7 基于非线性散射效应融合原理的光纤传感器 147

4.2.8 拉曼散射传感信号的采集和处理技术 156

4.3 拉曼光频域反射（ROFDR）技术 170

4.3.1 ROFDR原理 171

4.3.2 ROFDR的空间分辨率和传感距离 174

4.3.3 ROTDR和ROFDR的对比 175

4.3.4 ROFDR的研究现状 177

4.4 全分布式光纤拉曼温度传感器的应用 178

4.4.1 在智能电网中的应用 178

4.4.2 在地铁中的应用 188

4.4.3 在油井和石油管道监测中的应用 195

4.5 总结 206

参考文献 208

第5章 基于布里渊散射的全分布式光纤传感技术 217

5.1 研究概况 217

5.2 技术原理 219

5.2.1 光纤中的布里渊散射 219

5.2.2 基于布里渊散射的传感机制 224

5.3 布里渊光时域反射（BOTDR）技术 227

5.3.1 BOTDR原理 227

5.3.2 直接探测型BOTDR 230

5.3.3 相干探测型BOTDR 236

5.3.4 BOTDR中的交叉敏感问题 243

5.3.5 BOTDR系统性能改善方案 245

5.4 布里渊光时域分析（BOTDA）技术 263

5.4.1 BOTDA原理 263

5.4.2 基于差分脉冲对的BOTDA 264

5.4.3 基于序列脉冲光的BOTDA 272

5.4.4 其他一些BOTDA 275

5.5 布里渊光频域分析（BOFDA）技术 277

5.6 布里渊光栅的产生及传感应用 281

5.6.1 布里渊光栅的特性 281

5.6.2 布里渊光栅的产生和读取 282

5.6.3 基于布里渊光栅的温度和应变传感器 284

5.7 布里渊光纤传感技术的应用 289

5.7.1 在结构健康监测中的应用 291

5.7.2 在通信领域中的应用 294

5.7.3 在智能电网中的应用 304

参考文献 307