一、概述

光频域反射（Optical Frequency Domain Reflectometry，简称 OFDR）技术是一种高分辨率的光纤分布式传感方法。它通过检测光纤中瑞利散射信号的频率特征，实现对光纤沿线温度和应变变化的精准定位。与传统分布式温度传感（DTS）技术相比，OFDR 具有更高的空间分辨率（可达微米级）和更高的测量精度，因此在精密结构监测和高灵敏度传感方面具有极高的应用价值。

自 1981 年 Eickhoff 首次提出以来，OFDR 技术经历了持续的研究和优化，近年来已广泛应用于光通信诊断、材料健康监测以及新能源产业中。

二、OFDR温度测量原理

OFDR 系统基于光源的连续扫频和相干探测技术，其基本原理如图1所示。

⭘ 激光器输出线性扫频光，经过耦合器分为两路：一路进入待测光纤，沿途发生瑞利散射并返回；另一路进入参考光纤后返回。

⭘ 两路返回光在耦合器中叠加并进入光电探测器，形成相干拍频信号。

⭘ 由于温度变化会引起光纤折射率和长度的微小变化，从而导致瑞利散射信号的相位和频率发生偏移。通过分析拍频信号频谱，即可得到光纤沿线的温度分布。

⭘ 通常采用机架式安装，置于靠近边境但适当后撤的仪器机房或出入境检查点，通过前端与光纤连接。

三、数学模型

四、OFDR温度测量应用

OFDR 温度测量系统能够提供沿光纤分布的高分辨率温度场信息，典型应用包括：

✅ 结构健康监测：实时监测桥梁、隧道、飞机机翼等关键结构的温度场变化，预警潜在风险。

✅ 复合材料疲劳检测：在材料拉伸或疲劳试验中，获取材料内部温度分布演化。

✅ 新能源电池监测：在新能源汽车电池组或储能电池中，进行精确温度监测，避免局部过热。

✅ 光纤通信链路诊断：辅助检测光纤线路中的局部温度异常，从而定位隐患点。