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基于偏振敏感的光时域反射仪(POTDR)是一种全分布式的光纤传感器。它可以对光纤沿线任意位置处的应力、温度、电磁场、扰动等干扰及时做出传感。本论文在对国内外相关技术进行深入调研的基础上，对比分析了主要的基于偏振敏感的全分布式光纤传感技术，深入探讨了偏振光信号的数学描述和光纤中瑞利散射的机理，研究了光纤中瑞利散射的两正交偏振光之间的关系并加以利用，对能实现多点同频振动实时监测的多点振动传感POTDR系统、提高瑞利散射偏振光信号偏振态变化利用率的基于差分探测技术的POTDR传感系统、含弱反射光栅阵列的POTDR传感系统进行了理论模拟和实验研究。分析了POTDR传感系统的测量参数如空间分辨率、频率分辨率、最大传感距离等可达到的精度和影响因素。 在多点同频振动监测的研究中，利用波片模型对POTDR传感系统的信号传输过程理论分析和数值计算，发现对于非同步起振的振源，可以通过将含不同振源个数的频率测量曲线做差分获得各个振源的位置;对于多个振源同步起振的情况，实验中发现可以通过监测振源起振或停振瞬间的数据来获得各个振动的位置，实验结果表明，系统可以实现对多点同频振动的实时监测和定位。 在对POTDR传感系统的工作原理进行研究的基础上，提出了基于差分探测的POTDR传感技术和含弱反射光栅阵列的POTDR传感技术，研究结果表明，差分探测技术可将系统的信噪比提高1.5dB，基于弱反射光栅阵列的POTDR传感技术可将系统的信噪比提高6dB。