分布式光纤传感在结构健康监测、土木工程、管道泄漏监测、周界入侵检测等方面应用广泛。本课题组近两年在布里渊光时域分析传感技术和相位敏感光时域反射技术做了深入研究,取得了一些成果,本文主要就这些最新的成果展开介绍和讨论。其中布里渊光时域分析传感方面,为了进一步提高传感距离、精度及空间分辨率,许多方案被提出用来提高传感器的信噪比,例如脉冲编码以及拉曼放大等。最近相干检测作为一种新的技术被提出,利用本地光和探测光的吉赫兹拍频信号来携载布里渊增益谱从而避免基带噪声损伤,能够有效提升系统的信噪比。双边带相位调制是在该类型传感器中同时产生本地光和探测光的常见方式,在本文中我们首先提出了一种改进的可抑制非本地效应的双边带相位调制相干布里渊光时域分析传感器,采用对称的探测光来动态补偿泵浦光的消耗。进一步,我们分析了色散对基于双边带相位调制的相干布里渊光时域分析传感器的影响,理论分析及实验结果表明色散会恶化布里渊增益谱和相位谱,并导致传感器的测量不稳定性。为了消除色散的影响,提出了一种基于双边带强度调制的相干布里渊光时域分析传感器,增益谱和相位谱的畸变被明显消除,同时系统稳定性明显提升。然而,双边带强度调制对色散的抑制是调制频率和光纤长度相关的,为了提供一种与二者无关的更有效的色散抑制方案,提出了一种基于单边带强度调制的相干布里渊光时域分析传感器,该方案能够有效抑制色散的影响,并且简化系统的复杂度。最后,比较了相位相关的正交解调以及相位无关的包络检波在相干布里渊光时域分析传感器中的应用,并分析了光纤引入的相位抖动对解调结果的影响极其抑制方案。在相位敏感光时域反射技术方面,主要取得的两点突破是:1)如何有效提取调制在光相位上的振动信号;2)相位光时域反射系统结合马赫曾德尔干涉仪实现高频多点测量。首先从相位敏感的光时域反射技术的原理入手,对照直接探测型的相位敏感光时域反射技术,提出了基于自混频解调方法的相干探测光时域反射系统。该解调方法相比于相干探测光时域反射系统以前所采用的外差解调方法而言,主要有两个优点:1、不需要外加电本振信号来对经过光电转换的电信号进行降频;2、调制器的不稳定和本地光信号的频率漂移,都会使得拍频信号不稳;当采用一个稳定本振电信号来降频拍频信号时,会使得降频不完全,因此在最后获得的信号中会有频率残留部分。当采用自混频的方法时,能有效解决这两个问题。其次,利用相位光时域反射系统结合马赫曾德尔干涉仪实现高频多点测量。相位敏感的光时域反射技术可以实现多点振动(扰动)的定位和频率测量,但是其所能响应的最高频率受到传感距离的限制(传感距离越长,对于每个位置的振动而言,采样率就越低,因此系统所能响应的最高频率越低)。那么在长距离的周界防护,铁路振动测量等方面,会使得该系统只能对振动(扰动)信号进行定位,而不能测得振动频率(以实现振动类型识别)。与此同时,马赫曾德尔干涉仪可以实现振动信号的测量,而且灵敏度很高;该干涉仪结构所能响应的最高振动频率仅受数据采集设备的采样率限制。但是,由于单个马赫曾德尔干涉仪结构在测量振动时,不能携带位置信息,因此其不能进行振动的定位。在我们所提出的相位光时域反射系统结合马赫曾德尔干涉仪结构的系统中,主要采用了两种方法来解决以上问题:1、系统结构上,采用频分复用的方式(相位光时域反射结构中的探测光和MZI中的探测光采用不同的频率/波长),因此只要控制好本地光和MZI探测光(这两路光同一频率)的功率比(例如:大于20d B),系统就能获得较高定位信噪比(原始信噪比>8d B),同时系统的时序控制和信号解调都很简单。2、在该结构下,频率的盲区被去除,系统实现了从低频到高频(QAD的采样率限制)的全频带测量;3、提出了频谱映射的方法,将相位光时域曲线中每个振动位置在欠采样条件下获得的不准确的(假的)振动频率和MZI结构中过采样条件下获得的准确频率映射起来,从而实现每个振动位置高频振动信号的确定。