反斯托克斯光与斯托克斯光是光纤测温的物理基础，它们基于拉曼散射效应，以下是详细解释：

一、拉曼散射效应

当激光脉冲在光纤中传输时，会与光纤分子发生非弹性碰撞，产生拉曼散射光。拉曼散射光包含了两种频移光：斯托克斯光和反斯托克斯光。

二、斯托克斯光与反斯托克斯光的特性

1. 斯托克斯光：

• 波长比入射激光的波长要长。

• 频率比入射激光的频率要小。

• 光强对光纤形变敏感，但对温度不敏感。

2. 反斯托克斯光：

• 波长比入射激光的波长要短。

• 频率比入射激光的频率要大。

• 光强对光纤温度和形变均敏感，特别是对温度的变化非常敏感。

三、光纤测温原理

分布式光纤测温系统（DTS）利用反斯托克斯光与斯托克斯光的强度比来测量光纤沿线的温度。具体原理如下：

1. 光脉冲发射：窄线宽脉冲光源（如脉冲激光器）向光纤发射波长稳定的光脉冲。

2. 光散射效应：光脉冲在光纤中传输时，产生拉曼散射光，包括斯托克斯光和反斯托克斯光。

3. 背向散射光分析：散射光中的一部分沿原路返回，被光电探测器接收。

4. 光功率测量：分别测量斯托克斯光和反斯托克斯光的功率大小，得到不同位置处的散射光功率分布。

5. 温度计算：利用反斯托克斯光与斯托克斯光的强度比与温度的校准关系，将散射光功率分布转换为沿光纤的温度分布。

四、光纤测温系统的优势

1. 实时监测：系统能够对待测区域的温度进行7×24小时实时监控，及时发现并定位温度异常点。

2. 测温精度高：系统的测温精度高，最高可以达到±0.05℃。

3. 测量距离长：单个DTS系统可测量的最大光纤长度可达几十公里，甚至更远。

4. 抗电磁干扰：光纤本身由石英材料组成，具有完全的电绝缘性，不受外界电磁环境的干扰。

5. 本质防雷：由于光纤的电绝缘性，系统可以抵抗高电压和高电流的冲击。

6. 寿命长：光纤材料通常具有耐腐蚀、耐火、耐水及寿命长的特性，通常可以使用30年左右。

五、应用领域

分布式光纤测温系统已广泛应用于电力电缆测温、隧道火灾预警、油气管道监测、工业过程控制等领域，为这些领域的安全运行提供了有力保障。