相位敏感光时域反射计（Φ-OTDR）是一种分布式光纤传感技术。在Φ-OTDR中,由于使用窄线宽激光器,各个散射中心产生的散射光叠加后将发生相干,使得接收到的时间-功率曲线（即Φ-OTDR曲线）呈现出一种随机的参差不齐的状态。当扰动（如振动、温度和应变）作用于光纤上时,会改变光纤的折射率和长度,因此会导致Φ-OTDR曲线上相应位置的功率发生变化。通过检测这些变化可以实现对扰动的定位和探测。Φ-OTDR具有灵敏度高、响应快、可以实现多点不干扰测量、传感距离长等优点,在诸多重要场合展现出了巨大的潜力,如大型建筑物的健康监测,重要场所的安防,通信、输电链路的保护等。然而,传统的Φ-OTDR存在一些缺陷,其中包括:（1）Φ-OTDR接收端获取的光信号与施加在其上的应变没有一一对应的关系,所以不能计算出施加在光纤上的应变值,现有Φ-OTDR大都被用来进行振动测量,返回的是振动的频率和位置信息。而在建筑物健康监测中,振动、应变和温度都是重要的监测参量,光纤上的扰动可能同时存在振动、温度和应变,现有的OTDR技术（包括Φ-OTDR、BOTDR、POTDR等）无法实现多个参量的同时测量。（2）背向瑞利散射光功率值非常小,lus脉宽的入射脉冲产生的背向瑞利散射光约比入射脉冲峰值功率小53dB,所以Φ-OTDR中常需要采用数字平均技术来提升返回信号的信噪比。然而,数字平均会降低Φ-OTDR可探测的最高频率。当传感光纤长度为L时,系统的可探测最高频率为c/4nfL（c为光速,nf为光纤折射率）,经过N次平均后,系统的可探测最高频率将降为c/4NnfL。针对上述Φ-OTDR的不足,本文通过改进传统的Φ-OTDR,分别提出了一种方案,来克服上述的两点不足。1.研究了光纤对应变、温度的敏感特性,在此基础上提出了基于频率扫描的双参量同时传感Φ-OTDR系统。在该方案中,按照顺序增大或顺序减小的方式,对入射光脉冲的频率进行调节,获得多条O-OTDR曲线。对同频脉冲产生的Φ-OTDR曲线进行数据处理,可实现快速响应并且连续的振动测量;对不同频脉冲产生的Φ-OTDR曲线进行数据处理,可以实现高分辨率的应变/温度测量。在实验中,对振动和应变同时传感进行了研究,在9 km的传感光纤长度上,实现了空间分辨率为2 m、振动频率超过1 kHz和应变分辨率为10 nε的振动和应变同时传感。2.研究了光栅的传光特性,提出了融合极弱反射光栅的双脉冲Φ-OTDR系统。在传感光纤中嵌入间隔固定、反射率统一的极弱反射光栅阵列来产生稳定的、高功率的反射信号,用来代替光纤中随机的、低功率的自发瑞利散射,从而使得系统的返回信号具有较高的信噪比;入射光脉冲采用由两个脉宽相等的脉冲组成的双脉冲的模式,使得双脉冲中前后脉冲在相邻极弱反射光栅上产生的反射光将在空间上交叠发生干涉,解决传统的融合极弱反射光栅阵列的传感系统中只对光栅所在位置的事件敏感的问题,实现分布式传感。在双脉冲Φ-OTDR实验中,采用的传感光纤长度长4.5 km,光纤上按照50 m的光栅间隔嵌置了 88个极弱反射光栅,光栅的反射率为-40 dB,所产生的反射光比瑞利散射光高约18 dB,系统可测量振动频率范围为3 Hz到9 kHz。