长距离(几百米甚至几十千米)大型结构如桥梁隧道等的健康状态影响人们日常生活甚至生命安全,因此对其状态监测十分必要。光纤分布式传感利用光纤作为传感元件和传输介质,可以获得光纤沿线被测量的位置分布以及其随时间变化的状态,满足大型结构的全局实时检测需求。分布式传感国内外已有较成熟的仪器化设备,但大多是针对单一被测物理量。为了能准确的定位识别事件,多参数分布式传感将成为分布式传感的重要发展趋势。本文基于课题组已有的研究基础和资源条件,结合相位敏感型光时域反射技术(φ-OTDR)和布里渊光时域反射技术(BOTDR)对同时测量振动、温度和应变的解调仪进行设计研究。本文主要从以下几个方面展开工作:(1)描述了分布式传感对大型结构健康监测的重要性,梳理了国内外分布式传感应用现状及分析解调仪的研究现状,针对分布式传感的应用领域,对大型结构的故障引起的物理表现进行分析,为分布式传感多参数健康解调仪研究做准备。(2)描述了φ-OTDR和BOTDR系统的工作原理,通过对入射光脉冲的调制和光开关的切换的方法,对实现振动、温度和应变的同时测量进行了可行性分析。(3)从光源、调制、解调三个部分出发阐述解调仪的研制。在光源模块中针对两个系统选择合适的窄线宽激光器,并针对BOTDR制作特殊布里渊激光器。在调制模块中对开关型半导体光放大器(SOA)进行光脉冲调制,对掺铒光纤放大器(EDFA)的驱动电流与后向散射光谱关系进行测试进行参数选择。在解调模块中采用移动平均的方法对φ-OTDR进行解调,通过加窗短时傅里叶变换的方式解调布里渊信号,得到布里渊频谱,省去频率扫描过程,提高系统的实时性。最后对仪器的供电采用单片机控制的方式控制,通过电磁继电器的开关控制各光学模块电源的通断。仪器的通讯部分采用串口通讯的方式实现PC端与光学器件的通信。在1800米的传感光纤上施加振动温度和应变,经测试仪器能实现振动温度和应变的同时测量。