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基于φ-OTDR的分布式光纤应力传感器设计学院：理学院姓名：覃康丛班级： 09光信息科学与技术2班学号： 200930461173指导老师：吴俊芳要求：1、采用光纤传感器实现应力的分布式(全分布式或准分布式)测量。
画出原理图，注明所需器件的名字，包括光源、探测器，及其他必要器件，指明每个器件的必要参数。
2、说明测量原理。
包括必要的数学公式、信号的解调方式等。
3、分析传感器的工作特点，如分析传感器的优缺点(文献中常指出优点而不提缺点)？适于测量动态还是静态信号？初始参数如何设置？等。
4、所设计传感器的应用。
基于φ-OTDR的分布式光纤应力传感器分布式光纤传感技术是把被测量作为光纤位置长度的函数，应用光纤几何上的一维特性在整个光纤长度上对沿光纤几何路径分布的外部物理参量进行测量的技术。
分布式光纤传感技术利用光纤自身集传输和传感为一体的特点，充分体现了光纤分布伸展的优势，提供了同时获取被测物理参量的空间分布状态和随时间变化信息的手段。
分布式光纤传感技术是基于光纤工程中广泛应用的光时域反射（optical time domain reflectometry , OTDR）技术发展起来的一种新型传感技术。
OTDR是光纤分布测量的基础。
1．光时域反射原理光在光纤中传输会发生散射，包括由光纤折射率变化引起的瑞利散射、光学声子引起的拉曼散射和声学声子引起的布里渊散射三种类型。
瑞利散射是当光波在光纤中传输时，遇到光纤纤芯折射率n在微观上随机起伏而引起的线性散射，是光纤的一种固有特性，瑞利散射其波长不发生变化。
而拉曼散射和布里渊散射是光与物质非弹性散射时所携带出的信息，散射波长相对于入射波长发生偏移。
瑞利散射在整个空间都有分布，其中存在沿光纤轴向向前和向后的散射，我们称沿光纤轴向向后的散射为瑞利后向（背向）散射。
OTDR是基于测量后向瑞利散射光信号的实用化测量仪器。
利用OTDR 可以方便地从单端对光纤进行非破坏性的测量，它能连续显示整个光纤线路的损耗相对于距离的变化。
摘要分布式光纤传感技术是利用光纤的相关物理特性对被测量场的空间和时间行为进行实时监测的技术。
光纤传感器作为一种测量新技术，利用光波导原理，具有损耗低、频带宽、线径细、重量轻、可挠性好、抗电磁干扰、耐化学腐蚀、原料丰富、制造过程能耗少、节约大量有色金属等突出优点，近年来逐渐扩大应用范围和应用领域。
在光电子技术、计算机技术和微电子技术的发展带动下，分布式光纤传感技术迅速发展，从理论研究走向产品化，解决了很多使用传统传感器难以解决的问题，也是传感领域研究的一个热点。
分布式光纤温度传感器的光纤即是传输介质，又是传感介质，可实现沿光纤连续分布的温度场的分布式测量，测试用光纤的跨距可达几十千米，空间分辨率高，误差小，与单点或多点准分布测量相比具有较高的性能价格比，以其独特的技术优势广泛应用于工业、国防、航空航天、交通运输和日常生活等各个领域。
本论文对基于拉曼散射的分布式光纤温度传感及其数据处理技术进行了系统而深入的研究，通过对煤矿井下长距离皮带传输线工作特性进行分析，设计分布式光纤温度传感系统并应用于长距离皮带传输线的实际温度检测和火灾报警中。
主要工作有以下几个方面:1.了解基于散射的光纤传感技术所涉及的基础理论。
对光在光纤中的传输特性进行了分析，研究了光纤传感中的影响因素，获得了受温度调制的反斯托克斯光强的关系。
采用光时域反射技术和对温度不敏感的斯托克斯曲线求解反斯托克斯曲线，实现分布式光纤温度测量。
2光信号的调制与解调。
由于所有的信号最终要转换成电信号使用和控制，所以信号的调制与解调就非常重要。
对于所有的传感器来说，其都有精确的理论推导，但在实际应用中必须加以修正。
修正后还要考虑到以后更换光纤型号是否还能达到要求的精度，变换了环境是否还需要新的修正公式或者参数等，这些因素都会影响到最终读数的正确性，所以要进行大量的研究和推理。
3选择合理的元器件和数据处理方式。
基于系统稳定性、灵敏度、信噪比方面要求，激光器工作波长的选定、APD 最佳雪崩增益、光纤的耦合器选定、后向散射光的分离、放大电路的设计等都需要仔细研究，反复斟酌。
基于光纤传感技术的应力测量系统设计光纤传感技术在应力测量领域具有广泛的应用，其优点包括高灵敏度、高分辨率、抗干扰能力强等。
本文将介绍基于光纤传感技术的应力测量系统的设计。
1. 系统结构基于光纤传感技术的应力测量系统主要分为光纤传感单元和信号处理单元两部分。
光纤传感单元负责将被测物体的应变转化为光纤中的光信号变化，信号处理单元则对光纤中的光信号进行采集、解调和分析。
2. 光纤传感单元光纤传感单元主要由光纤传感元件和光纤传感器组成。
光纤传感元件通常采用光纤光栅、光纤布拉格光栅等结构，通过其特性使得光信号的传播过程中受到应变的影响。
光纤传感器则将光信号与应变量之间建立起联系。
3. 信号处理单元信号处理单元主要负责对光纤传感单元中的光信号进行采集和解调。
采集模块会将光信号转换为电信号，并通过放大电路增强信号强度。
解调模块则根据光纤传感元件的特性，将光信号中的应变信息提取出来。
4. 系统校准与标定基于光纤传感技术的应力测量系统在使用前需要进行校准与标定。
校准工作包括光纤传感单元的灵敏度和响应时间的测量，以及信号处理单元的增益和滤波器参数的调整。
标定工作则通过已知应力下的实验数据进行，用于建立应力与光信号之间的关系模型。
5. 应用场景光纤传感技术的应力测量系统在各个领域具有广泛的应用。
在航空航天领域，可以用于飞机机翼和机身的应力监测；在土木工程中，可以用于桥梁和建筑物的结构健康监测；在石油和天然气开采领域，可以用于油井和管道的安全监测等。
总结基于光纤传感技术的应力测量系统通过光纤传感元件和光纤传感器将被测物体的应变转化为光信号变化，再经过信号处理单元进行采集和解调，最终得到应力测量结果。
该系统具有灵敏度高、分辨率高、抗干扰能力强等优点，并在航空航天、土木工程、石油和天然气开采等领域得到广泛应用。
《基于OFDR的分布式光纤应变传感系统研究》篇一一、引言随着科技的不断进步，光纤传感技术因其高灵敏度、抗电磁干扰、长距离传输等优点在许多领域得到广泛应用。
分布式光纤应变传感系统作为一种新型的传感器件，对于许多应用如地质灾害监测、土木工程、能源和铁路安全等都具有极其重要的意义。
而基于光频域反射技术（OFDR）的分布式光纤应变传感系统则进一步扩大了应用范围并提升了检测的精确性。
本文将对基于OFDR的分布式光纤应变传感系统进行研究，旨在提高其性能并拓展其应用领域。
二、OFDR技术概述光频域反射技术（OFDR）是一种利用光频域干涉原理进行测量的技术。
它通过测量光在光纤中的传播时间以及相位变化来获取光纤中不同位置的信息。
OFDR技术具有高分辨率、高灵敏度、动态范围大等优点，因此在分布式光纤传感系统中具有很高的应用价值。
三、基于OFDR的分布式光纤应变传感系统基于OFDR的分布式光纤应变传感系统主要由光源、光纤、OFDR模块和数据处理单元等部分组成。
当光纤受到外部应力的作用时，光纤的折射率、传播速度等参数会发生变化，从而引起光信号的相位和强度变化。
这些变化被OFDR模块捕捉并转换为电信号，然后通过数据处理单元进行分析和处理，最终得到光纤的应变信息。
四、系统性能研究（一）系统分辨率系统分辨率是衡量分布式光纤应变传感系统性能的重要指标之一。
通过优化OFDR模块的设计和算法处理，可以进一步提高系统的分辨率。
例如，采用更先进的光源和探测器，优化信号处理算法等都可以有效提高系统的分辨率。
（二）动态范围动态范围是指系统能够检测到的最大和最小应变之间的范围。
为了扩大动态范围，可以通过优化系统的光学设计和改进信号处理算法来实现。
例如，采用噪声抑制技术、优化数据采集和处理流程等都可以有效提高系统的动态范围。
（三）抗干扰能力在实际应用中，分布式光纤应变传感系统常常会受到各种外界干扰的影响。
为了提高系统的抗干扰能力，可以采取一些措施，如采用特殊的光纤材料、优化光纤的铺设方式、改进信号处理算法等。
分布式光纤传感技术瑞利散射是入射光与介质中的微观粒子发生弹性碰撞引起的，散射光的频率与入射光的频率相同。
一般采用光时域反射（OTDR）结构来实现被测量的空间定位。
瑞利散射的原理是沿光纤传播的光在纤芯内各点都会有损耗，一部分光沿着与光纤传播方向成180°的方向散射，返回光源。
利用分析光纤中后向散射光的方法测量因散射、吸收等原因产生的光纤传输损耗和各种结构缺陷引起的结构性损耗，通过显示损耗与光纤长度的关系来检测外界信号场分布于光纤上的扰动信息。
由于瑞利散射属于本征损耗，因此可以作为应变场检测参量的信息载体，提供沿光路全程的单值连续检测信号。
利用光时域反射（OTDR）原理来实现对空间分布的温度的测量。
当窄带光脉冲被注入到光纤中去时，该系统通过测后向散射光强随时间变化的关系来检查光纤的连续性并测出其衰减。
入射光经背向散射返回到光纤入射端所需的时间为t，激光脉冲在光纤中所走过的路程为2L=v*t。
v是光在光纤中传播的速度，v=c/n，c 为真空中的光速，n为光纤的折射率。
在t时刻测量的是离光纤入射端距离为L处局域的背向散射光。
采用OTDR技术，可以确定光纤处的损耗，光纤故障点、断点的位置。
可以看出，在光纤背向散射谱分布图中，激发线两侧的频谱是成对出现的。
在低频一侧频率为的散射光为斯托克斯光Stokes；在高频的一侧频率为的散射光为反斯托克斯光anti-Stoke，它们同时包含在拉曼散射和布里渊散射谱中。
光纤中的散射光谱1. 基于瑞利散射的光纤传感技术原理瑞利散射主要特点有：(1) 瑞利散射属于弹性散射，不改变光波的频率，即瑞利散射光与入射光具有相同的波长。
(2) 散射光强与入射光波长的四次方成反比，即上式表明，入射光的波长越长，瑞利散射光的强度越小。
(3) 散射光强随观察方向而变，在不同的观察方向上，散射光强不同，可表示为其中，为入射光方向与散射光方向的夹角；是方向上的散射光强。
(4) 散射光具有偏振性，其偏振程度取决于散射光与入射光的夹角。
上海交通大学硕士学位论文分布式光纤温度传感器的设计和优化姓名：周正仙申请学位级别：硕士专业：电子与通信工程指导教师：肖石林20090505分布式光纤温度传感器的设计和优化摘要分布式光纤传感技术于20世纪70年代末被提出。
近几十年来，研究了不同机理的分布式温度测量系统，并在多个领域得以逐步应用。
目前这项技术已成为光纤传感器技术中最具前途的技术之一。
分布式光纤温度测量系统能在整条光纤的长度上，以距离的连续函数形式传感出被测温度随光纤长度方向的变化。
分布式光纤温度传感器中的光纤既是传输介质又是传感介质，它还具有抗电磁干扰、防燃、尺寸小、对被测温度场的影响小等其它传感器无法比拟的优点。
分布式光纤温度传感器所探测到的含有温度信息的喇曼后向散射光十分微弱，甚至完全淹没在噪声中。
对反斯托克斯和斯托克斯后向散射光的消除噪声的水平直接关系到整个系统的测温精度，因此必须采用微弱信号检测技术。
本文对分布式光纤温度传感器进行了较全面的理论分析与实验研究，主要工作如下：（1）对光纤喇曼散射进行分析，研究喇曼散射与光纤所处环境温度的关系，进一步确定实际应用中反斯托克斯光与温度的关系，对分布式光纤温度传感系统的设计具有重要的指导性意义。
（2）从系统信噪比、温度灵敏度和工作稳定性等几个方面综合考虑系统工作的中心波长。
（3）设计了一种性能优越的激光脉冲驱动电路，对激光脉冲的形状、宽度进行有效的控制，为提高分布式光纤温度传感系统的性能提供了保障。
（4）针对分布式光纤温度传感系统信号的特点，对系统的各部分的设计进行分析和研究。
（5）研究了系统的空间分辨率，得出提高空间分辨率的方法。
（6）研究了系统的温度分辨率，得出提高温度分辨率的方法。
（7）研究了系统的稳定性，得出提高系统稳定性的方法。
关键词：光纤传感器，分布式光纤传感器，分布式光纤温度传感器，光时域反射，喇曼散射，喇曼波分复用Design and Optimization of Distributed Optical FiberTemperature SensorAbstractThe technology of fiber optic distributed sensing was brought forward in the end of 1970’s.Since then a series of distributed sensing systems based on different mechanism were studied and used in many fields gradually. Nowadays, this has been one of the most promising technologies in fiber optic sensor. The fiber optic distributed temperature sensor system can sense the change of temperature along the optical fiber by the form of continuous function of distance.The fiber used in fiber optic distributed sensor is not only transport media but also sensing media. It has the characteristics of resistance to electromagnetic interfere, against fire, small size and little effect to temperature field. The back scattering RAMAN signal with the information of temperature is quite weak and even completely submerged in noise. The measurement accuracy of the whole system has relationship with the denoising level to anti-Stokes and Stokes back scattering. Weak signal measurement is must be used in this system. This dissertation takesdeep research and analysis on the fiber optic distributed temperature sensor. The main contributions are as follows:(1) The RAMAN scattering in optical fiber is analyzed and the relationship between RAMAN scattering and the temperature of fiber in the sensing field is studied. Furthermore, the relationship between anti-Stokes light and temperature in practical use is established which has important instructional significance to the designation of fiber optic distributed temperature sensor.(2) The central wavelength is discussed based on the combination of signal-to-noise ratio, temperature sensitivity of system and operating stability.(3) An excellent driving circuit of laser was designed, which can control the shape and width of impulse light effectively and ensure the characteristic of distributed fiber optic temperature sensor system.(4) Each part of system is analyzed and researched based on the characteristics of distributed fiber optic temperature signal.(5) Spatial resolution of the system is researched, and get the method of improve the special resolution.(6) Temperature resolution of the system is researched, and get the method of improve the temperature resolution.(7) Stability of the system is researched, and get the method of improve the stability.Keywords：Optical fiber sensor, Optical fiber distributed sensor, Optical fiber distributed temperature sensor, Optical time-domain reflectometer, RAMAN scattering, RAMAN wavelength-division multiplexing第一章绪论1.1 引言温度是度量物体冷热程度的物理量，许多物理现象和化学过程都是在一定温度下进行，人们的日常生活也和温度密切相关。
基于φ-OTDR的分布式光纤应力传感器设计学院：理学院姓名：覃康丛班级： 09光信息科学与技术2班学号： 200930461173指导老师：吴俊芳要求：1、采用光纤传感器实现应力的分布式(全分布式或准分布式)测量。
画出原理图，注明所需器件的名字，包括光源、探测器，及其他必要器件，指明每个器件的必要参数。
2、说明测量原理。
包括必要的数学公式、信号的解调方式等。
3、分析传感器的工作特点，如分析传感器的优缺点(文献中常指出优点而不提缺点)？适于测量动态还是静态信号？初始参数如何设置？等。
4、所设计传感器的应用。
基于φ-OTDR的分布式光纤应力传感器分布式光纤传感技术是把被测量作为光纤位置长度的函数，应用光纤几何上的一维特性在整个光纤长度上对沿光纤几何路径分布的外部物理参量进行测量的技术。
分布式光纤传感技术利用光纤自身集传输和传感为一体的特点，充分体现了光纤分布伸展的优势，提供了同时获取被测物理参量的空间分布状态和随时间变化信息的手段。
分布式光纤传感技术是基于光纤工程中广泛应用的光时域反射（optical time domain reflectometry , OTDR）技术发展起来的一种新型传感技术。
OTDR是光纤分布测量的基础。
1．光时域反射原理光在光纤中传输会发生散射，包括由光纤折射率变化引起的瑞利散射、光学声子引起的拉曼散射和声学声子引起的布里渊散射三种类型。
瑞利散射是当光波在光纤中传输时，遇到光纤纤芯折射率n在微观上随机起伏而引起的线性散射，是光纤的一种固有特性，瑞利散射其波长不发生变化。
而拉曼散射和布里渊散射是光与物质非弹性散射时所携带出的信息，散射波长相对于入射波长发生偏移。
瑞利散射在整个空间都有分布，其中存在沿光纤轴向向前和向后的散射，我们称沿光纤轴向向后的散射为瑞利后向（背向）散射。
OTDR是基于测量后向瑞利散射光信号的实用化测量仪器。
利用OTDR 可以方便地从单端对光纤进行非破坏性的测量，它能连续显示整个光纤线路的损耗相对于距离的变化。
如图1所示，OTDR 测试是通过将光脉冲注入到光纤中，当光脉冲在光纤内传输时，会由于光纤本身的性质、连接器、接头、弯曲或其它类似的事件而产生散射、反射，其中一部分的散射光和反射光经过同样的路径延时返回到OTDR中。
OTDR根据入射信号与其返回信号的时间差t，很容易推出下式计算出上述事件点的距离:Z=c∙t 2n式中c为光在真空中的速度，n为光纤纤芯的有效折射率。
图1OTDR本身具有分布测量的特点，然而当其用于分布式传感时，灵敏度却很低，因此，在传统的OTDR基础上发展出了基于OTDR结构的分布式光纤传感技术。
其中包括基于拉曼散射的R-OTDR技术，基于布里源散射的B-OTDR技术，基于瑞利散射的偏振光时域反射计P-OTDR技术和相位敏感光时域反射计φ-OTDR技术。
本文主要探讨基于φ-OTDR技术的传感器的设计问题。
2．基于OTDR的分布式光纤应力传感器原理光纤应力检测是通过光纤在应力作用下发生微弯扰动，根据OTDR工作原理，当光纤某点处存在缺陷或外界扰动引起微弯，其背向散射光强在该处就有一定的衰减，会产生微弯损耗，检测这一损耗大小从而实现对应力的检测。
如图2所示。
图2设光纤受到微弯扰动（应力变化量）为∆P，光纤微弯变形为∆x，其引起相应的微弯损耗的变化量为∆α，则有∆α=f ΔαΔx∆P式中fΔαΔx为灵敏度系数。
设注入光纤的光脉冲峰值功率为P(0)，则光脉冲沿光纤传输到x处，经过n个应力调制区，在x处得到的背向散光功率P(x)为P x=P(0)ηexp[−2αx−2(α1+α2+⋯+αn)式中α为光纤的的衰减系数；η为瑞利背向散射因子；αi为第i个应力调制区引起的衰减量。
第i个调制区的前后x1、x2两点的背向散射光功率P x1、P(x2)为P x1=P(0)ηexp[−2αx−2(α1+α2+⋯+αi−1)P x2=P(0)ηexp[−2αx−2(α1+α2+⋯+αi)可以近似得到αi≈1lnP x12只要测量出P x1、P x2就可以得到αi，从而得到应力变化量∆P。
3.Ф-OTDR的基本原理与常规OTDR 一样，光脉冲从光纤的一端注入，用光探测器探测背向瑞利散射光，不同的是注入光纤中的光是强相干光。
与常规OTDR一样，Ф-OTDR通过测量注入脉冲与接收到的信号之间的时间延迟来得到扰动位置。
当光纤线路上因为扰动而引起相应位置光纤的折射率等相关参数的变化时，该位置的光相位将发生改变。
我们知道散射光传输到探测器经历的是相位的周期性变化，通过检测变化的干涉结果将得到扰动位置。
图3给出这个过程的示意。
图34.基于φ-OTDR的分布式光纤应力传感器设计传感器原理图如图4所示。
整个系统主要由光纤激光器（Fiber laser）、光调制器（MOD）、EDFA放大器、带通滤波器（BPF）、耦合器（Coupler）、传感光纤、光电探测器（Photodetector）、数据采集中心组成。
激光器发出的连续光经过调制后产生光脉冲，光脉冲被EDFA放大器放大，由带通滤波器滤除噪声，再通过耦合器进入传感光纤。
背向散射光经光电探测器探测并滤波放大后传给数据处理中心（DAC、PC）。
图4下面我们讨论该系统主要器件及其主要性能参数，数据处理我们在第5节再讨论。
激光器激光器是φ-OTDR系统中最关键的部件。
与常规的OTDR相比，φ-OTDR需要极窄的线宽和极小的频率漂移。
窄线宽是φ-OTDR系统的关键，是系统能够响应光相位变化的基本条件，且线宽越窄，干涉作用越强，系统的灵敏度就越高，这是区别于OTDR的主要特点之一。
频率漂移会引起φ-OTDR背向散射曲线抖动，使噪声增大，影响传感系统性能。
由于耦合损耗的存在，激光进入光纤之前已经损失了部分功率，因此如果是远距离传感，则需要选择大功率的激光器。
如果对上述条件都要满足，可以选取输出功率≥50mW，线宽≤3KHz，频率漂移1~1.5MHz/min的激光器基本上已经可以。
调制器系统中使用的探测信号为光脉冲，就必须对光进行调制器。
中等距离传感可以选用电光调制器，可以实现定位为15km以内的分布式传感系统。
声光调制器用于远距离传感，定位范围达到25km以上，但是价格昂贵。
可以根据具体要求选择适合的调制器。
放大器对于远距离分布式传感，光经调制后为了得到功率补偿，要进行信号放大。
这里我们使用EDFA放大器作为功率放大器。
EDFA具有增益高，噪声低，输出功率高，泵浦效率高等良好特性。
自发辐射是EDFA的主要噪声源，为了降低噪声，可以使用如图5所示的改进型WDM结构。
光信号经过第二第三个WDM结构后（相当于实现了滤波），很大程度的抑制了自发辐射，减少噪声。
图5另外，敏感光纤可以使用通信用的标准单模光纤，探测器选用高灵敏度的 PIN —FET 组件。
5.数据处理（1）相位解调原理两束相干光束同时照射在一光电探测器上，光电流的幅值将与两光束的相位差成函数关系。
两光束的光场相叠加，合成光场的电场分量为E t=E1sinωt+E2sinωt+φ式中：E1为参考光束中的光场振幅；E2为信号光束中的光场振幅；Φ为干涉光束之间的变光相位差；ω为光角频率。
光电探测器对合成光束的强度产生响应。
设自由空间的阻抗为Z0，则入射到光电探测器光敏面A0的功率为p t=E2t∙A0最终探测信号电流为其中探测器响应的是光波在许多周期内测得的平均功率。
考虑到探测器不能响应如此高频的光频变化，上式可以简化为时上式可可见，通过干涉现象可把光束之间的相位差变化转变为光强变化。
当E1=E2=E2进一步化简为取微分得上式表明，探测器输出电流变化取决于两光束的初相位φ0和相位变化dφ。
（2）数据采集单模光纤的后向散射光极其微弱，并且随着光纤通信中继距离的加大，以及光纤生产参数控制越来越好，单模光纤中的后向散射光更加微弱，远端光纤链路上的后向散射光信号通常是淹没在噪声中。
因此必须使用有效的探测方法和信号处理方法，从噪声提取信号，来获得大动态范围，以实现对光纤链路的远距离测量要求。
信号处理与控制电路由激光器的脉冲驱动源、信号放大电路、A／D 转换器、控制单元、显示器等组成。
信号处理通道的带宽对空间分辨率有较大的影响。
因此，系统采用低噪声100M宽带放大器和100M的A／D转换器组成数据采集通道。
用嵌入式CPU板作为控制中心，组成便携式的分布式光纤应力传感器。
光探测方法有直接探测、外差探测、相干外差探测等。
直接探测加数字平均是OTDR数据处理技术中最成熟也是使用最多的方法。
这种方法将单个光脉冲注入被测光纤，多次测量其后向散射功率，然后取平均值，就可以还原埋藏在噪声中的后向散射信号。
用单片机对OTDR中得到的数字化的后向散射信号多次测量累加，然后除以测量次数，就可以实现数字平均。
实验表明，这种方法得出的结果信噪比已经很高，可以获得较大的动态范围。
6.φ-OTDR分布式光纤应力传感器主要性能参数动态范围动态范围是系统中非常重要的一个指标，直接决定了系统的测量范围。
动态范围目前还没有一个统一的标准的计算方法，通常定义为：始端的后向散射功率与噪声的峰值功率间的dB差。
如下式描述。
R=1×10lgP s0n=5lgP0τηn式中，η为后向散射因子，P n表示接收灵敏度，为给出单程动态范围而引入1/2因子。
从中可以看出，要获得大动态范围有三种途径：提高系统的信噪比和入纤光脉冲功率，以及提高接收机的灵敏度。
空间分辨率空间分辨率，也就是系统的定位精度是系统又一个主要的指标。
空间分辨率指的是系统所能分辨的两个相邻时间点间的最短检测距离。
空间分辨率Δz与探测脉冲的宽度和折射率等参数有关，且有Δz=cT p 2ηg其中T p是探测脉冲的宽度，ηg代表群折射率。
目前提高空间分辨率的方法只有调整输入光脉冲宽度来相应的改变空间分辨率。
实验分析表明，空间分辨率与传感距离有着比较重要的关系，可以根据不同的场合来设定相应的空间分辨率，但空间分辨率也不是可以无限制的提高的，在达到某一值后就不能再得到提高。
灵敏度灵敏度是系统较为关键的参数，它指的是系统对事件的响应能力。
影响系统灵敏度的关键因素包括光源的线宽以及系统所处的环境。
由于OTDR系统采用的是半导体激光器，其线宽很宽，一般达到几GHz到几THz，这样该系统不能响应光相位调制，甚至在OTDR系统中这种相位调制被看作是噪声。
与常规OTDR相比，φ-OTDR有非常窄的线宽，基于此该系统能够响应光相位变化的基本条件，且线宽越窄，干涉作用就越明显，系统的灵敏度就越高。
7.φ-OTDR分布式光纤应力传感器的优点与不足φ-OTDR分布式光纤应力传感器抗电磁干扰、抗腐蚀、灵敏度高等特点，而且具有隐蔽性好、报警定位精确、数据处理电路相对简单等特点，适合于大范围、长距离实时检测。
