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分布式光纤传感将光纤同时作为系统信号的传输介质和传感的敏感器件,利用其中传输光的一些特性变化实现对外界环境中各种物理参量的传感检测。其传感范围广、灵敏度高以及安全抗干扰的独特优势,使得它具有极其广泛的应用范围。本论文主要针对基于Ф-OTDR的振动传感系统的理论和具体实验系统展开了相关研究。本文的主要研究内容如下:1、对Ф-OTDR振动传感系统进行了系统的理论分析。通过弹性力学和弹光理论对轴向以及径向应力对光纤折射率的改变进行了理论分析,得到了外部振动事件对光纤中传输光相位的影响。然后阐述了Ф-OTDR传感系统的基本理论,描述了散射光的形成,以及散射光相位的变化与散射叠加光强的关系。2、对散射叠加光的形成过程进行了详细的讨论分析,并建立了相应的数学统计模型,分别对静态和动态的Ф-OTDR散射曲线实现了数值仿真。对传感光纤进行空间上的离散近似,采用散射强度和坐标对光纤上的散射单元进行描述,通过对瑞利散射机制的分析讨论,得到了光纤散射单元参数的统计模型。最终,基于Ф-OTDR传感的基本理论对得到的散射光进行干涉叠加,实现了静态散射曲线的仿真,并通过在特定区域的散射光上增加周期变化的附加相位,实现动态散射曲线的仿真。3、搭建了基于直接探测的Ф-OTDR振动传感系统,针对PZT模拟的振动事件,采用振幅差分、二维傅里叶变换方法对振动信息进行提取,对系统参数进行了实验分析,实现了振动事件的信息提取。同时提出了一种基于混合高斯模型的振动定位方案,为每个位置点建立振动判断阈值,克服了传统统一阈值易漏判的弊端,并且阈值的自适应算法也可以对激光器功率漂移所带来的系统误差实现抑制,提高系统的定位准确率。4、采用基于自混频的外差探测方案并搭建了传感系统,改善了振动传感的低频响应。并且提出了基于双边滤波的Ф-OTDR信号处理算法,在滤波过程中引入空域与值域加权系数,在滤除背景噪声的同时,对振动产生的边缘细节实现了较好的保留,实现了高于3dB的信噪比提升。