经过几十年的发展,光纤传感技术在温度、振动、应变等环境变量的监测上已经有了长足的进步。布里渊光时域分析技术就是一门发展成熟的光纤传感技术。如何将测量到的基本变量利用算法得到更加复杂的监测变量成为光纤传感技术的另一条发展方向。光纤形状传感是利用光纤同时测量到的应变数据,经过特殊的算法将监测物体的形状还原出来的一种传感技术。光纤形状传感技术广泛应用于医疗、航空航天、智能系统以及结构健康监测等等领域,具有极大的应用潜力。本文研究的基于布里渊光时域分析的光纤形状传感技术具有长距离、分布式的特点,具体内容如下:(1)从理论上阐述了布里渊光时域分析技术中泵浦脉冲宽度与布里渊功率谱之间的关系,解释了差分脉冲对布里渊光时域分析技术提高空间分辨率的原理;推导了描述空间曲线特征的弗莱纳-雪列方程,将弯曲与布里渊频移联系起来,为后面的实验和算法提供了理论基础。(2)搭建了布里渊光时域分析系统,设计并制作了一种二维光纤形状传感器,对制作的形状传感器进行了详细的实验,实验中验证了布里渊频移变化量与弯曲曲率的关系,证明了二维形状传感器的温度不灵敏特性,最后完成了二维形状传感的数据采集、形状还原和误差分析。(3)完成了单模光纤和多芯光纤对光实验,并成功对多芯光纤的纤芯进行了定位,实现了多芯光纤形状特征参数的解调,对误差产生的原因进行了分析。