分布式光纤测温系统一种新型光纤传感方法，可用来对被监测物的全线在线温度进行监测，一般由解调仪和传感光纤（光缆；敏感元件）两部分组成。其工作原理是依据后向散射原理可以分为三种：基于瑞利散射、基于拉曼散射和基于布里渊散射。具有实时在线，大范围、长距离的温度监测，本质绝缘、防爆、防雷、防腐蚀、抗电磁干扰等传统温度传感器不可比拟的优点，且精度及灵敏度高且耐高压、寿命长，体积小、使得仪表维护简易方便，运输安全。

工作原理：

一、基于布里渊散射效应（BOTDA)原理

      解调仪发出泵浦光和探测光（斯托克斯光）两路光，分别从光纤的两端注入传感光纤中。当两路光的频率差落在布里渊光谱内，光纤中产生受激布里渊效应，能量从泵浦光向探测光发生转移，使探测光的受到增益，背向散射的探测光的时域分布反映出光纤各位置点所受布里渊增益的情况，测得光纤各点的布里渊频移值，即可由测得光纤各点所受温度值。

      基于受激布里渊散射效应，受激布里渊散射可以经典描述为斯托克斯光、泵浦光、声波的非线性相互作用，泵浦光在光纤中传输时，由于电致伸缩效应，产生声波，声波反过来调制光纤的折射率，相当于随声波移动的调制光栅，在光栅的调制作用下，泵浦光由于多普勒效应，频率下移生成斯托克斯光。在量子力学中，受激布里渊散射效应又可以看成是一个泵浦光子的湮灭，同时产生一个声学声子和斯托克斯光子的过程。

受激布里渊散射原理图

二、基于光时域反射原理（OTDR）

      大功率窄脉宽激光脉冲LD入射到传感光纤后，激光与光纤分子相互作用（由于光纤中存在折射率的微观不均匀性），产生极其微弱的背向散射光，散射光有三个波长，分别是Rayleigh（瑞利）、anti-stokes（反斯托克斯）和stokes（斯托克斯）光；其中anti-stokes温度敏感，为信号光；stokes温度不敏感，为参考光。从传感光纤背向散射的信号光经再次经过分光模块WF，隔离Rayleigh散射光，透过温度敏感的anti-stokes信号光和温度不敏感的stokes参考光，并且由同一探测器（APD）接收，根据两者的光强比值可计算出温度。而位置的确定是基于光时域反射OTDR技术，利用高速数据采集测量散射信号的回波时间即可确定散射信号所对应的光纤位置。

光纤中光波散射示意图

三、基于后向拉曼散射温度效应原理

　  当一个激光脉冲从光纤的一端射入光纤时，这个光脉冲会沿着光纤向前传播。由于光脉冲与光纤内部分子发生弹性碰撞和非弹性碰撞，故光脉冲在传播中的每一点都会产生反射，反射中有一小部分的反射光，其方向正好与入射光的方向相反（亦可称为后向）。这种后向反射光的强度与光线中的反射点的温度有一定的相关关系。反射点的温度（该点光纤所处的环境温度）越高，反射光的强度也越大。利用这个现象，若能测出后向反射光的强度，就可以计算出反射点的温度，这就是利用光纤测量温度的基本原理。

　  如用公式来表达：当激光脉冲在光纤中传播时与光纤分子相互作用，会发生瑞利散射、布里渊散射、拉曼散射，其中拉曼散射是由于光纤分子的热振动和光子相互作用发生能量交换而产生的。如果一部分光能转换成热振动，那么将发出一个比光源波长长的光，称为斯托克斯光；如果一部分热振动转换为光能，那么将发出一个比光源波长短的光，称为反斯托克斯光。根据拉曼散射理论，在自发拉曼散射条件下，两束反射光的光强与温度有关。因此，我们可以借助反斯托克斯与斯托克斯光强之比来实现温度的测量。