自光纤问世以来,光纤传感技术也应运而生,随之而来的分布式光纤传感技术也日趋成熟,成为了整个科技界又一个新的研究热点。在分布式光纤测温系统中(Distributed Optical Fiber Temperature Measurement System,DTS),光纤不但是信号传输的搬运工,同时也肩负着作为传感元件的使命。相较于点式传感系统,它具有着光纤本身自带的优势:重量轻、体积小、耐腐蚀、抗电磁干扰和高带宽等优点,所以其必能在传感领域大放异彩。早在20世纪70年代,国外率先开始了对DTS系统的研究,我国也于80年代开始进行摸索探究,随着实验不断的进行,系统性能不断优化,应用的场所与方式也越来越多,例如输油输气管道、隧道等远距离的温度监控,蓄水大坝、平台的养护与监测、桥梁的安全性监测等。本文是从光时域反射技术理论研究出发,通过详细的分析比较几种不同散射光的测温原理,最终选择搭建基于拉曼散射的分布式光纤传感测温系统,并对系统性能参数进行选择优化,具体工作内容如下:1.在基础理论方面,阐述了光时域反射技术的空间定位原理,并从经典电磁学和量子力学两个角度出发,对拉曼散射的测温原理进行了全面的研究,分析了布里渊散射测温系统、瑞利散射测温系统和光纤光栅测温技术的优势与不足,最终采用拉曼散射的斯托克斯和反斯托克斯信号作为温敏信号。2.在系统硬件设计方面,通过分析系统的性能,最终选取了中心波长1550nm的高速脉冲激光器、隔离度高的波分复用器、In GaAs型光电探测器、高速数据采集卡和多模传感光纤。分别介绍了各个模块的作用、性能和优缺点,为系统硬件选择最优以减小误差损耗奠定了理论基础。3.在系统软件设计方面,使用Microsoft Visual C++6.0开发了数据采集卡的数据采集软件,实现了对斯托克斯信号和反斯托克斯信号的解调与上位机显示,并完成了以反斯托克斯和斯托克斯信号之比作为温敏信号的温度显示与报警。4.在系统性能优化方面,将累加平均算法和小波去噪理论应用于斯托克斯和反斯托克斯信号的去噪优化之中,解调出测温曲线的测温平均误差在1.02℃。研究了光纤散射补偿算法,以减弱色散对系统定位精度的影响。最终实验结果表明:优化后的温度分辨率误差达到了0.54℃,空间分辨率达到了2m,并对此拉曼型DTS系统的实用性进行了实验验证,结果表明该系统能够在8000m的长度内进行电缆的绝缘材料老化排查及火灾的及时预警。