由于光纤材料的不均匀性,光波在光纤中传输时将产生瑞利散射。利用瑞利散射光的分布式光纤传感技术已在周界安防、输油管道、高铁等结构安全健康监测领域发挥出重要作用。其中,基于相位解调的Φ-OTDR作为一种新型分布式声波传感系统,已成为目前光纤传感领域国内外的研究热点,其在石油勘探,地质结构分析等领域展现出不可忽视的优越性和巨大市场前景。然而,目前Φ-OTDR系统的相位解调方案在灵敏度、实时性和稳定性等方面都存在其固有缺陷。本文通过在Φ-OTDR系统中引入新的相位解调方式——基于90。光学混频器的相位解调,利用光纤中的瑞利散射光的相位解调实现分布式声波传感,克服了几种现有的相位解调方式存在的缺陷,对扩展Φ-OTDR应用、提升DAS性能具有重要意义。现将本文具体工作介绍如下：1.本文介绍了光纤中瑞利散射光以及基于瑞利散射光的分布式传感技术——Φ-OTDR的相关理论基础,包括：光纤中瑞利散射光相关原理；Φ-OTDR传感原理和几种现有的Φ-OTDR相位解调方案。2.本文提出基于90。光学混频器的瑞利散射光相位解调方式,并简述其解调原理和基于此解调方式的Φ-OTDR声波传感原理。3.本文进行了基于90。光学混频器搭建的外差检测的Φ-OTDR相位解调实验,实验证明基于此解调方案能够实现光纤中瑞利散射光的相位解调,且基于此方案的Φ-OTDR能够进行分布式声波传感。4. 本文搭建了基于零差检测的90。光学混频器的Φ-OTDR系统,并进行声波传感实验：分别利用自行编写的MATLAB程序和LABVIEW程序进行了离线和在线的分布式声波传感系统声波扰动实验；实验进一步证明基于90。光学混频器的相位解调方案的可行性,并对系统的频率响应平坦度和系统对不同声波振幅响应的线性度做了简要分析。5.本文对比了基于90°光学混频器的相位解调方案和现有的其他几种相位解调方案,得出基于90°光学混频器的相位解调的Φ-OTDR在声波传感方面具有系统稳定,实时性高,灵敏度高等优点的结论。