光频域反射计(OFDR)作为分布式光纤传感(DOFS)领域的重要分支,具有高灵敏度和高空间分辨率等优势,是近年来该领域的研究热点。介绍了OFDR的原理及关键技术,系统综述了高空间性能光频域反射计及远程光频域反射计近年来国内外的研究进展,分析了OFDR在不同领域的最新应用,并对不同OFDR的特点进行总结。

针对目前尚无有效测量建筑工地等无组织排放源排放的颗粒物质量浓度的方法的问题,提出基于后向光散射的无组织排放颗粒物质量浓度远程测量方法,其测量结果为柱形光束段的颗粒物质量浓度平均值。建立后向散射光能与颗粒物质量浓度、测量距离的理论模型,搭建以半导体激光器为光源和以互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器为探测器的便携式测量装置,开发了图像处理程序。通过标定实验验证了颗粒物质量浓度与系统输出值之间的线性关系,并得到了标定曲线。实验分析了较大颗粒的粒径及测量距离在100 m以内的变化对测量结果的影响。同时选取无组织排放源进行现场模拟测试。结果表明:基于新方法的实验测量装置可应用于开放场地无组织排放气团中颗粒物柱浓度的远程估测。

基于纳秒Nd∶YAG激光器与卡塞格林式望远镜系统建立了一套25 m远距离激光诱导击穿光谱测量装置, 实现了对金属靶材的远距离测量.在此基础上, 利用铝合金标样开展了金属中微量元素远程定量分析, 研究了不同距离下铝合金中Pb、Fe、Ni三种元素的定量分析标定曲线与探测极限.实验结果表明, 在5 m至20 m三种测量距离下, Pb、Fe、Ni三种元素定标曲线的相关性系数均高于0.97; 尽管激光诱导击穿光谱的光谱信号随测量距离增加快速下降, 但是检测限随测量距离增加并无显著改变, 均在50 ppm以下.

为获取某型高功率微波辐射系统辐射至空中靶目标处(数十m至数百km处)的微波脉冲参数, 基于某升空平台无线数传链路, 设计了一种结构简单、紧凑的远程无线高功率微波辐射场测量数据采集系统。该系统具备运行状态动态指示、测量参数远程设置以及波形数据实时显示等功能, 质量小于2 kg, 瞬时动态范围大于15 dB。试验结果表明: 测量系统具备高重频微波脉冲参数测量能力, 能实时有效捕获辐射场微波波形, 运行稳定可靠, 可满足百km级距离上的空中辐射场测量需求。

研究一种能够进行远程及绝对测量的光纤低相干干涉传感系统。该系统包含两个光纤干涉仪，其中一个光纤干涉仪置于被测场中感应被测量的变化，可实现远程测量；另一个光纤干涉仪解调被测量的值。运用波分复用技术，使用于解调的光纤干涉仪同时工作于低相干干涉和高相干干涉状态。用低相干干涉信号决定被测量的幅值，对被测量实现绝对测量，并使测量量程不受波长限制；同时，用高相干干涉信号对被测量进行高精度的测量。系统的测量量程为6 mm，测量分辨率小于1 nm，位移实验结果的线性相关系数R为0.99。

针对桥丝辐射温度检测中存在被测目标体积小, 红外辐射量小, 远距离传输损耗大等难点技术问题, 设计了一种双波长光纤温度测量系统。根据电火工品热辐射的原理, 得出双波长测温数学模型, 采取有效的光学光纤耦合和提高系统信噪比的措施, 采用 InSb(响应波长范围为 0.8～3 μm)和 HgCdTe(响应波长范围为 3～5 μm)双波段探测器, 实现了对电火工品目标进行非接触的感应电流及温度测量。测试装置电磁屏蔽能力强, 受环境温度影响小, 避免了温度漂移带来的测量误差, 测量温度精度达到 1 K, 为桥丝等极弱热辐射的温度检测奠定了基础。