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P-OTDR系统的原理及应用分析

陈焕新 王辅东 潘锦华
深圳市特发信息股份有限公司

摘要：随着光纤传感技术和光纤传感监测系统产品的日益成熟，越来越多类型的传感系统走出了实验室投入实际工
程应用。光纤传感系统是一种利用光纤作为传感敏感元件和信号传输介质，配以含有激光源、信号调制、信号解调的处
理单元，以及控制单元，显示单元为一体的传感系统。利用光纤传感技术来研究被监测对象由于温度、应力变化致使光
纤内光信号畸变，并加以解读，实现对目标参数的动态数据收集、分析、处理并实施预警及监测。光纤传感技术应用领
域广泛，在国防、人民群众生命财产安全的安防、油气输运管道、电力网络、舰船飞机及大型建筑物的结构健康监控等
方面有着显著的技术优势和广阔的应用前景。其中有几种适用于周界安全监测、建筑健康监测、火灾报警等方面的应用
是十分贴近人们生活的，目前使用比较稳定且应用性较好的几款光纤传感系统，如：P-OTDR、Φ-OTDR、BOTDA等，均已
有了实际工程应用案例，并且使用效果反馈良好。本文将着重对P-OTDR分布式光纤传感系统的应用做简要描述，并对系
统目前的工程应用技术难点进行剖析。
分布式光纤传感系统可实现长距离、大范围、多参量的传感，在各种分布式光纤传感技术中，基于布里渊散射的
分布式光纤传感技术能够实现光纤沿线温度、应变的长距离、动态、高精度连续检测，获得了国内外研究人员的广泛关
注。但此种传感系统的设备材料成本相对较高，所以在很多安防工程中，不需要很高精度的测量，且根据安防系统特
性，需要感知的物理量不同，因而使用基于偏振测量弯曲、振动的传感系统能更容易被接受。本文将根据P-OTDR系统的
实际测量及使用情况进行分析，分别阐述其原理、特点、优势及缺陷。
关键词：光纤传感 分布式 P-OTDR 偏振

前言：光纤传感器与传统的电传感器相比，在传感网络应 的调制及解读、光通信等高科技技术构建的安全报警系统，是
用中具有非常明显的技术优势：如体积小，重量轻、具有非常 一种对威胁公众安全的突发事件进行监控和报警的现代防御体
好的可靠性和稳定性；无源系统、能源依赖性低，可大大节省 系，它是光纤传感技术应用于周界监控防护的新系统。该系统
供电设备与线路的成本，适合长距离使用；抗电磁干扰、抗腐 利用单根光纤(光缆)作为传感传输二合一的器件，通过对直接
蚀，完全不受雷电影响，能在恶劣的化学环境、野外环境及强 触及光纤(光缆)或通过承载物，如覆土、铁丝网、围栏、管道
电磁干扰等场所下工作；无辐射、无易燃易爆材料、防水、环 等，传递给光纤(光缆)的各种扰动，进行持续和实时的监控。
保等。因此，对于光纤传感系统的前景，我们拭目以待，下面 采集扰动数据，经过后端分析处理和智能识别，对各种不同类
着重介绍P-OTDR光纤传感系统。 型的外部干扰，以及可能威胁周界建筑物的机械施工等，实现
系统预警或实时告警，从而达到对侵入设防区域周界的威胁行
一、系统介绍 为进行预警监测的目的。为了精确定位，只需获取光纤的准确
P-OTDR型光纤周界安防监测系统是利用激光、光纤偏振态 长度，再根据现场情况将光纤长度距离换算为实际距离，在报

28 网络电信 二零一七年九月