通过光纤传感系统轻松进行边境监控
如果要监控物理边界，例如墙壁和围栏，光纤传感系统是理想的选择。
这种系统使用光纤作为传感器，可以沿着光纤的整个长度连续实时测量声音、运动或温度。
这些传感器是标准的、未经修改的电信光纤，具有许多优点：它们易于安装，它们能够用一个询问器测量数千个位置，它们覆盖了很大的地理范围，它们不受电磁干扰，它们不携带任何电力，并且它们高度可靠且具有成本效益。
解调仪将光发送到光纤中并检测返回的散射光，同时复杂的算法可以高精度地计算出光纤上发生的事情。有了这些，我们就可以继续散射机制了。
散射机理
光纤基本上表现出三种散射机制：瑞利散射、布里渊散射和拉曼散射。每种机制都适用于测量特定的物理参数（表1）。
| 散射机理 | 光学测量仪 | 物理参数 |
| 拉曼 | 振幅（反斯托克斯，斯托克斯） | 温度 |
| 布里渊 | 频率、振幅 | 温度、应变 |
| 瑞利 | 振幅、相位 | 动态温度和应变 |
表1：光纤中散射过程的光学测量和物理参数。
每种散射机制都显示出一个特征光谱（图1）。
图 1：光纤内散射光光谱分量的示意图。
用于温度传感的拉曼散射
拉曼散射广泛用于分布式温度传感（DTS），它使用简单的滤光片方案来测量反斯托克斯和斯托克斯分量的振幅，然后根据它们的比率计算温度曲线。
主要应用领域包括隧道和建筑物火灾探测、电力电缆监测、管道监测、油气井内监测以及地热/环境应用。
DTS已经成为全球铁路和公路隧道的标准火灾探测方法，因为它可靠、经济高效、快速报警，并在隧道中精确地定位。随着向可再生能源的过渡，DTS的电力电缆监测在预测电缆过载方面变得越来越普遍。
用于温度和应变测量的布里渊散射
布里渊散射需要复杂的检测方案，因为它相对于激光线的频移很小。分析的布里渊频率取决于温度和应变，因此参数须由系统分离。
除了前面提到的一些DTS应用外，布里渊还广泛用于与地面运动相关的分布式应变传感（DSS）及其对管道、电缆、水坝、火车轨道、桥梁、隧道和建筑物等基础设施的影响，也称为结构监测。
用于动态温度和应变测量的瑞利散射
分布式声学传感 （DAS） 通常基于相干瑞利散射。来自多个散射中心的瑞利散射光的干涉导致散斑图案，该散斑图案取决于叠加光波之间的相位差。该图案对纤维长度的变化很敏感;几十纳米的差异会导致典型波长约为 1.5 μm 的光发生显著的相位变化。
现代 DAS 系统具有出色的灵敏度
基于瑞利散射的现代 DAS 解调仪具有非常高的灵敏度。图 2 描绘了 15 m 长的光纤部分总共周期性拉伸 10 nε 或 150 nm，即使在 70 km 的距离内也能产生巨大的信号。
观测到的这个非常微弱和遥远的事件的空间分辨率仅为15 m，如下图所示。在较短的距离上，甚至可以实现亚nε或几nm的分辨率。
图 2：分布式声学传感信号很强，可轻松传播 70 公里的距离，同时保持仅 15 米的分辨率。
灵敏度并不是 DAS 系统的唯一重要特性。由于有许多感兴趣的声学信号，因此需要合适且复杂的算法来可靠地识别事件。
