分布式光纤传感具有本征安全、抗电磁干扰、耐腐蚀、可大范围连续监测等优势,近年来得到了国内外的广泛关注。振动传感作为分布式光纤传感领域中主要的研究方向之一,在民用设施周界安防、油气管道安全监测、桥梁结构健康监测、军事基地入侵预警等领域具有广阔的应用前景。干涉型光纤振动传感技术包括前向传输光干涉型和后向散射光干涉型两类。基于前向传输光干涉型光纤振动传感器,如萨格纳克(Sagnac)干涉仪和马赫泽德(Mach-Zehnder)干涉仪,是将被测的振动信号转换为光纤中前向传输光的相位变化,再通过干涉将相位变化转换成光强变化。它结构相对简单、响应速度快,但振动定位精度较低。而后向散射光干涉型光纤振动传感器,如相位敏感光时域反射仪(phase-sensitive optical time domain reflectometer,Φ-OTDR),是利用高相干光脉冲在光纤中传输时产生的后向瑞利散射光的干涉效应,通过建立后向散射光信号与时间的关系获得振动位置信息,其定位精度高,但存在振动信号解调复杂以及实时性不高等问题。本文围绕干涉型光纤振动传感器的定位精度及解调算法开展研究,主要内容包括:(1)研究了基于混沌光源的Sagnac高精度振动定位系统,利用外腔反馈半导体混沌激光器作为系统光源,再结合振动频谱中的高阶零频点进行定位。实验了在12.101 km长的传感光纤上22 m的振动定位误差。(2)研究了基于计数脉冲方法的Mach-Zehnder高精度振动定位系统,将调制后的周期性脉冲序列后注入到干涉结构中,通过分析干涉脉冲序列包络特征定位振动发生的位置。实验结果表明,当脉冲宽度为20 ns时,在总长940 m的传感光纤长度上,振动定位误差为9 m。(3)研究了基于包络正交解调算法的Φ-OTDR振动相对振幅表征方法。模拟了不同幅度的振动信号对干涉光强度的影响,在此基础上,研究了干涉峰值功率与振动相对幅度的关系。根据解调结果对干涉峰值功率进行校准,校准后的干涉峰值功率随振动幅度线性变化,线性相关度为0.93071。(4)研究了基于散射信号数据矩阵匹配解调算法的Φ-OTDR振动实时定位性能优化方法。将采集到的原始后向瑞利散射信号构造成数据矩阵的形式,从数据矩阵中选择并提取出有效传感数据后进行高速传输。实验结果表明,系统对外界振动的平均响应时间为50.1 ms。