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分布式光纤传感技术以其独特的优势如本征安全、抗电磁干扰、寿命长、耐腐蚀等受到了越来越多的关注。经过30多年的发展，该技术已广泛应用于各种工业基础设施安全监测中。相比于其它传感技术，光纤传感技术是以光纤作为传感媒介和传输媒介，因此可实现对传感光纤沿线温度、应力、振动等物理量的连续分布式监测。
分布式光纤拉曼温度传感技术是基于拉曼散射温度效应，用于实时测量空间温度场的光纤传感系统，如应用于交通隧道火灾监测、天然气输气管线渗漏监测、智能大坝水位温度监测等。然而，现有分布式光纤拉曼温度传感技术存在测温精度偏低、传感距离受限、以及温度显示是基于一维“温度-距离”曲线或“列表”方式，无法将光纤沿线的温度突变区域（如局部火灾）快速定位到实际的三维空间环境中。上述缺陷在一定程度上限制了分布式光纤拉曼温度传感技术工程应用性。
基于此，本文提出了两种新型温度解调方法以优化分布式光纤拉曼温度传感技术性能指标，有效提升了系统测温精度与温度分辨率。另外，针对现有拉曼温度传感技术在温度突变区域定位方面存在的缺陷，提出了一种温度可视化定位技术以实现对光纤沿线温度突变区域的快速、可视化定位。最后设计了一款面向隧道火灾监测的温度可视化定位上位机操作系统。本文的研究内容具体如下：
（1）理论分析了激光器输出功率不稳定对系统性能的影响，提出了一种光源动态差分补偿技术。该技术通过补偿激光器输出功率不稳定，有效优化了系统测温精度。补偿激光器功率波动后，在9.60km和18.27km传感距离处，系统的测温精度分别从9.2℃优化至1.1℃，7.0℃优化至1.9℃。
（2）理论分析并验证了瑞利噪声对系统性能影响，提出了一种瑞利噪声抑制方法以消除拉曼背向散射光中夹杂的冗余瑞利噪声。该方法基于两次温度定标过程以动态消除瑞利噪声串扰，有效提升了系统测温精度与温度分辨率。实验结果表明，消除瑞利噪声后，在9.1km传感距离处系统测温精度从6.2℃优化至1.7℃，在10.0km传感距离处系统温度分辨率提高了1.5℃。
（3）针对现有分布式光纤拉曼温度传感技术在长距离隧道火灾定位方面存在的缺陷，提出了一种面向隧道火灾监测的温度可视化定位技术。该技术基于参数化建模软件Solidworks(SW)，虚拟仪器软件LabVIEW以及数据处理平台MATLAB，可将传感光纤沿线的温度突变区域快速定位到实际的三维空间环境中。最后，开发了一款面向隧道火灾监测的温度可视化定位上位机操作系统，并设计了仿真实验验证了该操作系统在可视化定位方面的可行性。
分布式光纤拉曼温度传感技术是基于拉曼散射温度效应，用于实时测量空间温度场的光纤传感系统，如应用于交通隧道火灾监测、天然气输气管线渗漏监测、智能大坝水位温度监测等。然而，现有分布式光纤拉曼温度传感技术存在测温精度偏低、传感距离受限、以及温度显示是基于一维“温度-距离”曲线或“列表”方式，无法将光纤沿线的温度突变区域（如局部火灾）快速定位到实际的三维空间环境中。上述缺陷在一定程度上限制了分布式光纤拉曼温度传感技术工程应用性。
基于此，本文提出了两种新型温度解调方法以优化分布式光纤拉曼温度传感技术性能指标，有效提升了系统测温精度与温度分辨率。另外，针对现有拉曼温度传感技术在温度突变区域定位方面存在的缺陷，提出了一种温度可视化定位技术以实现对光纤沿线温度突变区域的快速、可视化定位。最后设计了一款面向隧道火灾监测的温度可视化定位上位机操作系统。本文的研究内容具体如下：
（1）理论分析了激光器输出功率不稳定对系统性能的影响，提出了一种光源动态差分补偿技术。该技术通过补偿激光器输出功率不稳定，有效优化了系统测温精度。补偿激光器功率波动后，在9.60km和18.27km传感距离处，系统的测温精度分别从9.2℃优化至1.1℃，7.0℃优化至1.9℃。
（2）理论分析并验证了瑞利噪声对系统性能影响，提出了一种瑞利噪声抑制方法以消除拉曼背向散射光中夹杂的冗余瑞利噪声。该方法基于两次温度定标过程以动态消除瑞利噪声串扰，有效提升了系统测温精度与温度分辨率。实验结果表明，消除瑞利噪声后，在9.1km传感距离处系统测温精度从6.2℃优化至1.7℃，在10.0km传感距离处系统温度分辨率提高了1.5℃。
（3）针对现有分布式光纤拉曼温度传感技术在长距离隧道火灾定位方面存在的缺陷，提出了一种面向隧道火灾监测的温度可视化定位技术。该技术基于参数化建模软件Solidworks(SW)，虚拟仪器软件LabVIEW以及数据处理平台MATLAB，可将传感光纤沿线的温度突变区域快速定位到实际的三维空间环境中。最后，开发了一款面向隧道火灾监测的温度可视化定位上位机操作系统，并设计了仿真实验验证了该操作系统在可视化定位方面的可行性。