随着我国综合国力的不断提升,各行各业对于安全要求也越发严格,振动作为安全检测的一个重要指标,在大型建筑物结构健康监测、周界安防、地震监测、水下声音信号探测等领域发挥着重要的作用。振动传感器的应用有效保护了人们的生命财产安全,然而随着检测环境越来越复杂,传统压电振动传感器无法满足当前复杂的应用场景。以光纤作为传感介质和信息传输介质的传感器因其具有体积小、耐腐蚀、抗电磁干扰、易于复用、探测灵敏度高等优点得到了广泛的研究与应用。本文对基于干涉型、背向瑞利散射型和干涉与背向瑞利散射融合的光纤振动传感器进行了一系列的研究与分析,主要内容如下:（1）提出了一种基于欠采样技术的大动态范围外差干涉型光纤振动传感器。根据脉冲重复频率和外差频率之间的关系,将基于时分复用技术的外差型光纤振动传感器分成小外差干涉型光纤振动传感器和大外差干涉型光纤振动传感器,系统分析讨论了两者动态范围上限的限制因素。将欠采样技术应用于大外差干涉型光纤振动传感器中,在保证大动态范围的同时,降低了数据采集设备的采样率,从而降低系统成本,减轻后续数字信号传输和处理的负担,有利于实现振动信号的实时解调。在实验室研制了脉冲重复频率为200 k Hz、外差频率为10 MHz的外差式光纤振动传感系统,通过提出的欠采样方案,模数转换器（ADC）的采样率从50 MSa/s降低到3 MSa/s。与正常采样相比,数据量减少至正常采样的6%。实验结果表明,基于欠采样技术的大外差频率干涉型光纤振动传感器的动态范围上限在1 k Hz时可达71.6 rad,在2 k Hz时可达37.7 rad,解调的最大不确定度低于0.062%。（2）针对当前背向散射型分布式光纤振动传感器测量带宽小和空间分辨率较低的问题,基于频分复用和I/Q接收技术,提出了将马赫曾德尔干涉仪（MZI）与时间门控数字光频域反射仪（TGD-OFDR）相融合的分布式振动传感系统。其中,MZI输出信号的相位采用零差法解调,用于检测振动信号的频率与幅度;而TGD-OFDR则是通过外差探测技术实现振动信号的定位。该系统同时具有高频响应与高空间分辨率多点定位的能力。数值仿真结果表明,所提系统可测振动频率上限达MHz量级,4 km传感光纤上空间分辨率可达0.5 m。（3）提出了一种基于外差探测的前向传输型分布式光纤振动传感系统,此系统可以对宽频振动信号进行定位。通过理论分析和数值仿真验证了此系统对宽频振动信号的定位能力,在100 km传感光纤上可以实现宽频振动信号的精确定位。