隨著經濟、科技的快速發(fā)展，各種由人為因素、自然因素導致的建筑工程、地質災害、電力電纜、石油管道等事故頻頻發(fā)生，不僅對造成了大量經濟財產損失，也對人民群眾的安全造成了很大影響。社會對于大型建筑健康狀態(tài)監(jiān)測、地質災害預警、電力電纜狀態(tài)監(jiān)測、管道監(jiān)測技術越來越重視，要求越來越高。傳統(tǒng)的點式人工監(jiān)測方式已經明顯捉襟見肘，無法滿足監(jiān)測及預警工作中越來越高的應變精度需求以及空間分辨率需求。分布式光纖應變傳感技術是一種新型的應變監(jiān)測技術，不僅彌補了點式人工監(jiān)測方式在應變精度和空間分辨率方面的不足，而且在工程應用中便于施工并大量減少維護和施工成本。

近年來，分布式光纖應變傳感技術得到快速發(fā)展，并且逐漸從實驗研究走向實際應用，目前已成功應用于土木工程、安全防護、軍事、交通等領域。與傳統(tǒng)的點式應變傳感器相比，分布式光纖應變傳感器具備以下優(yōu)勢：

（1）分布式：分布式光纖傳感技術可以測出光纖沿線上任意一點的應變信息，將光纖縱橫交錯鋪設成網狀即可構成具備一定規(guī)模的監(jiān)測網，實現對監(jiān)測對象的全方位監(jiān)測，克服傳統(tǒng)點式監(jiān)測漏檢的弊端，提高監(jiān)測成功率；

（2）長距離：現代的大型或超大型結構通常為數千米到數十千米(如地鐵)，要通過傳統(tǒng)的監(jiān)測技術實現全方位的監(jiān)測是相當困難的，而分布式光纖應變傳感儀器以光纖作為傳感體和傳輸體，通過鋪設光纖就可以較容易的實現幾千米到幾十千米的長距離監(jiān)測；

（3）耐久性：傳統(tǒng)的應變監(jiān)測一般采用應變片監(jiān)測技術，應變片易受潮濕失效,不能適應一些大型工程長期監(jiān)測的需要。光纖的主要材料是石英玻璃，與金屬傳感器相比具有更大的耐久性，而且光纖本身也具有結構簡單、體積小、質量輕、耗能少等優(yōu)勢；

（4）抗干擾：光纖是非金屬、絕緣材料，避免了電磁、雷電等干擾，況且電磁干擾噪聲的頻率與光頻相比很低，對光波無干擾。此外，光波易于屏蔽，外界光的干擾也很難進入光纖。

分布式光纖應變傳感技術根據探測光輸出方式、信號光檢測方法以及探測原理的不同分門別類形成了各種基于分布式光纖傳感的應變探測技術，在應變測量精度、測量距離、空間分辨率以及數據刷新速度等方面各具優(yōu)勢。近年來，分布式光纖應變傳感器已經成功的應用于橋梁、大壩、隧道、高層建筑等土木工程的健康狀態(tài)監(jiān)測、施工狀態(tài)監(jiān)測；泥石流、滑坡等地質災害的預防、維護狀態(tài)監(jiān)測；輸油管道、天然氣管道的形變、泄漏監(jiān)測；電力電纜、電力高塔的覆冰、變形監(jiān)測等應用，潛力巨大，因此分布式光纖應變傳感器的相應技術以及應用越來越受到國內外專家學者的重視。

二、分布式光纖應變傳感技術原理及發(fā)展現狀

分布式光纖應變傳感技術主要包括以下幾類：相干光時域反射（Coherent Optical Time Domain Reflectometry，COTDR）技術、偏振光時域反射（Polarization Optical Time Domain Reflectometry，POTDR）技術、布里淵光頻域分析（Brillouin Optical Fiber Frequency Domain Analysis，BOFDA）技術、光頻域反射（Optical Fiber Frequency Domain Reflectometry，OFDR）技術、布里淵光相關域分析（Brillouin Optical Correlation Domain Analysis，BOCDA）技術、布里淵光相關域反射（Brillouin Optical Correlation Domain Reflectometry，BOCDR）技術、布里淵光時域分析（Brillouin Optical Time Domain Analysis，BOTDA）技術、布里淵光時域反射（Brillouin Optical Time Domain Reflectometry，BOTDR）技術。

1、COTDR技術

COTDR技術利用了后向瑞利散射曲線的可再現性和可恢復性特性?？稍佻F性是指光纖在相同的外界條件（相同的溫度和應變）、同一激光頻率下測得的OTDR曲線總是呈現完全相同的波形；可恢復性是指光纖的溫度或應變發(fā)生變化引起的波形變化可通過調整光的頻率來還原，COTDR技術正是利用了后向瑞利散射曲線的這種起伏特性，在測量分布式溫度和應變方面具有很高的測量分辨率，其系統(tǒng)原理圖如圖1所示。