分布式光纤传感技术作为当前传感领域的一个重要发展方向,近些年来得到较大的发展。此项技术最大的特点是使得沿布设路径上的光纤可全部成为敏感元件,能够精确测量沿光纤上任一点的温度、振动等信息,实现对故障点或扰动点的定位。偏振光时域反射(polarization optical time domain reflectometry, POTDR)技术利用光波偏振对振动、温度等敏感的特性,适合用于微弱振动扰动的远距离定位探测,可开发成分布式光纤振动传感器。本文将POTDR技术应用于对微弱振动扰动信号的定位探测。文中首先阐述了POTDR传感技术的相关理论,深入研究了后向散射光的两正交偏振信息及其随外界振动信号干扰时两正交偏振模式的相应变化,提出了一种差分探测的POTDR方案,并组建了分布式光纤振动传感系统,实验验证了差分探测POTDR能实现多点同时振动扰动的精确定位。本文主要的研究内容如下:1、理论部分阐述POTDR的工作原理,分析偏振态(SOP)的基本方法,并用计算机仿真计算了光纤中的双折射效应(包括光纤的本征双折射和振动引起的感应双折射)对偏振态的影响。仿真结果表明光纤中的双折射效应使得输出光的偏振度劣化,验证了POTDR技术应用于振动探测的可行性。2、提出了一种基于差分探测POTDR分布式振动传感方案。文中设计了两套方案的光路结构,其中一个方案采用偏振光信号与后向散射光信号进行差分探测,另一方案采用同一路信号光在两个正交方向上的偏振信号的差分探测,测试结果显示后一方案的探测灵敏度更高。3、研究了POTDR系统中普遍存在的前端偏振态不稳定的问题,实验结果表明在光路中加入偏振控制器能够基本稳定偏振态,经过起偏器以后能够保证最大光功率进入传感光纤,极大地提高了该探测系统的性能。4、设计了用于该探测系统的软件,主要采用时域平均的算法来提高系统的信噪比和灵敏度。在软件控制下对实验中的5km左右的传感光纤实现了振动扰动的单点及多点的精确定位。