分布式光纤传感技术是以光波为载体,光纤为媒介,感知和传输外界物理量的传感技术。利用分布式光纤传感技术,能够对整个光纤链路上的外界物理量进行监测与诊断。本文设计了一种新型的光纤传感系统,该系统结合了时分复用技术、φ-OTDR技术和非平衡Mach-Zehnder干涉仪(MZI)解调技术,利用了微弱的光纤连接器端面反射代替弱光纤光栅成功的实现了一种新型的纵向微结构的分布式光纤传感器。该系统具有高速、可靠、易实现的优点。具体的研究和实验工作如下:(1)理论推导了基于3×3耦合器相位解调算法的原理,搭建实验平台,使用LabVIEW开发软件完成了基于3×3耦合器相位解调算法的设计,通过对实验结果的分析可知,系统能够实现在采用连续光源时对传感光纤上的振动信号的探测。(2)理论推导了相位生成载波(Phase Generated Carrier,PGC)解调算法的基本原理,使用OptiSystem仿真软件搭建了仿真模块,并通过仿真手段分析了载波信号的幅度和频率对解调结果的影响。基于PGC相位解调算法搭建了相应的实验平台,使用LabVIEW开发软件完成了 PGC相位解调算法的设计,实现了传感光纤上不同振动信号的探测,通过比较解调信号波形分析了该系统对不同振动信号的解调效果。(3)本文提出了一种新型分布式光纤传感系统,该系统结合了时分复用技术与光采样技术,利用脉冲的重复频率来决定采样频率,使用微弱的光纤连接器端面来代替弱光纤光栅,并且将φ-OTDR系统与非平衡MZI相结合,通过这些改进,该系统更易于实现长距离的传感监测。使用OptiSystem仿真软件搭建了基于新型的分布式光纤传感系统仿真模块,仿真分析光源的脉冲宽度以及重复频率对系统的影响。在本文提出的方案中,通过MATLAB算法设计实现了对干涉信号中不同混合脉冲的分路处理,从原理上验证了新型的分布式光纤传感系统的信号处理的可行性。通过搭建的实验平台对解调信号结果进行了分析,实验证明该系统使用PGC相位解调算法可以很好地对振动信号进行恢复,并且实现了空间分辨率为10 m的传感光纤上的振动信号的探测。