因具有分布式长距离测量、较高的空间分辨率、对横向压力敏感等特性,分布式偏振串扰分析技术(Distributed polarization crosstalk analysis,DPXA)在基于保偏光纤的分布式光纤传感方面具有很强的应用潜力。本论文在研究DPXA系统响应特性、保偏光纤(PMF)传感特性及涂覆层对传感影响的基础上,结合了PMF定轴布纤技术,设计出基于PMF中偏振串扰分析的液压测量、压力和温度同时测量的传感基带和传感方案,并对可行性进行验证。主要内容和创新点如下:1.对DPXA系统的响应灵敏度和分布式横向压力传感能力进行了测量和验证。利用定轴布纤技术,将PMF以最敏感角度固定在基带上进行测试,系统表现出的最小响应线力为4 N/m;通过沿PMF设置八个压力传感点以模拟分布式横向压力传感,各点传感效果表现出高度的一致性,验证了DPXA系统进行分布式横向压力传感的可行性。2.首次利用DPXA系统研究了光纤涂覆层对PMF传感横向压力时产生的影响。采用了两种聚丙烯酸树脂涂覆的熊猫型PMF和一种聚酰亚胺涂覆的领结型PMF进行了实验。结果表明,普通材料的涂覆层会明显降低PMF的传感灵敏度并会产生一定的响应恢复时间;而特种涂覆可以有效减弱甚至消除这种负面效应,但会引起串扰基底的抬升。此项工作对于设计基于DPXA的压力传感系统具有很好的借鉴意义,也可为光纤制造商提供参考,用于评价PMF涂覆层制作工艺。3.提出了一种基于DPXA的液压传感方案。共设置五个传感点,经定轴处理后等间隔铺设于传感基带,以验证系统的准分布式传感能力,在水位100~190 cm范围内进行了传感测试,各点均表现出良好的灵敏性。通过将实验数据与理论曲线相拟合,设计了一套非线性标定方案并进行了传感效果的验证,证实了此方法的可行性。4.理论上分析了基于DPXA系统的横向压力和温度同时传感方案的可行性,并结合定轴布纤技术设计出一种可行的传感基带结构和进行了实验。经验证,该传感基带方案可顺利实现分布式横向压力和温度传感,温度空间分辨率为2 m、最大温度传感误差为6.84℃,并针对所得实验结果进行了相应的分析和讨论。