本文在综述布里渊光时域分析(BOTDA)技术研究现状的基础上,论述了自发布里渊散射(SPBS)和受激布里渊散射(SBS)的作用机理,根据受激布里渊散射的作用机理,分析了布里渊频移受温度和应变影响的特性,研究了布里渊频移与光纤温度和应变的对应关系。介绍了传统的直接检测BOTDA系统原理和可以同时检测布里渊幅度和相移的外差BOTDA系统原理,对比分析了两种系统,推导了受激布里渊散射作用传输函数和两种系统输出信号的信噪比表达式。在分析外差BOTDA系统的基础上,深入研究了布里渊相位的解调方法,设计了模拟相位解调系统和数字相位解调系统。在Simulink系统中搭建了模拟相位解调系统模型,仿真实现了对射频信号和本振信号的相位差提取。针对模拟相位解调系统中由于正交解调模块AD0105B中的硬件结构、系统中AOM的频率不稳定性引起的误差提出了相应的解决办法。使用Labview软件搭建了数字相位解调仿真平台,在此平台上使用过零检测法、相关检测法以及I/Q正交检测法实现了对相位差信息的提取,并在不同噪声条件下分析了三种方法的性能:小噪声条件下,过零检测法受噪声影响较大,相关检测法、I/Q正交检测法基本不受影响,保持较好的解调精度;大噪声条件下,过零检测法受噪声影响很大,丧失解调能力,相关检测法发生边缘漂移现象,解调精度降低,I/Q正交检测法受影响较小,依然保持较高的解调精度。后期针对三种数字解调算法提出了相应的优化方案:在过零检测法中,加入叠加平均过程,实现在噪声环境中提取高精度相位差信息;在相关检测法中,提出迭代相关检测方案,极大的提高了算法的抗噪声能力,适用于低信噪比信号中精确提取相位信息。在I/Q正交检测法中,对数据进行全相位预处理过程,解决了I/Q正交检测法检测非整周期序列时存在的频谱泄露问题。