光频域反射计（OFDR）是一种分布式光纤测量技术。将扫频激光注入光纤链路，对后向瑞利散射光进行频域分析，定位光纤链路上的反射点位置及强度。由于其具有高精度、高空间分辨率等特点，广泛地应用于航空航天、智能结构、材料加工、光学网络监测、生物医学等高精度测量及制造领域。本文阐述了OFDR的基本原理，介绍了提升OFDR系统性能的关键技术研究进展，最后总结了OFDR在不同领域的应用，展望了未来的发展趋势。

针对光频域反射（OFDR）分布式光纤传感在长距离、大量程应用场景中，参考光谱与测量光谱间的相似度（SD）退化及由此造成的鲁棒性下降的问题，本文研究了可调谐激光光源调谐非线性补偿模型，发现补偿的残余误差会引起传感单元产生随机位置偏差（PoD）。基于对PoD的统计学分析，建立了参考和测量光谱间SD的评价体系，并提出一种基于卡尔曼预测和局部寻优的传感单元随机PoD补偿方法，实现了参考和测量光谱位置的高效、精准匹配。本文所提方法能够在50 m的传感光纤上以5 mm的空间分辨率实现大量程传感（最高温度~450 ℃，最大应变~10000 με），且兼顾高鲁棒性和高速度（计算量可降低到原来的5.8%~28.6%）。这些优点使该方法能够广泛应用于现有的光频域反射分布式光纤传感系统。

针对钢结构焊接所产生的残余应变从理论上难以准确计算的问题, 基于光频域反射计(OFDR)技术进行了光纤标定试验和工字钢焊接试验, 研究了该技术在钢结构焊接残余应变监测上的应用。试验与分析结果表明: OFDR技术可以对焊接残余应变实现准确监测, 对应变发生位置可以精确定位。

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。

混凝土结构裂缝难以从理论上准确预测。借助混凝土梁模型试验,研究了光频域反射计(OFDR)技术在混凝土结构开裂辨识和发展状况监测上的应用。试验结果表明,OFDR技术可以实现对混凝土结构0.002 mm级别微裂纹的预警,可以定位裂缝位置,空间分辨率达到1 cm,并可监测裂缝发展过程。相比其他分布式监测技术,采用OFDR技术得到的裂缝定位结果和对裂缝发展的监测结果更加准确,具有广阔的应用前景。

为实现对飞行器结构高精度、高分辨率的健康监测,开展了对光频域反射光纤分布式传感技术的研究。介绍了瑞利散射光谱互相关分布式传感的原理,分析了传统互相关法中传感单元长度对光谱分辨率的限制因素,提出利用傅里叶插值法提高光谱分辨率的方法,并进行了实验验证。实验结果表明,采用所提方法可在长度为14.2 m的单模光纤上实现传感单元长度为1 cm、光谱分辨率为1.6 pm的连续分布式传感。所提方法在高精度、高分辨率的短、中程健康监测领域具有广阔的应用前景。

光频域反射计(OFDR)是一种高分辨率测量仪器,其动态范围大,可应用于 各种范围的测量。目前,在国外,OFDR技术已被广泛应用于各个领域,而国内关于这方面的研究 和文章还不多。本文介绍了OFDR的基本原理和关键技术。同时,介绍了OFDR在国外的应用和发展现状。