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本文在综述布里渊光时域分析(BOTDA)技术研究现状的基础上,论述了自发布里渊散射(SPBS)和受激布里渊散射(SBS)的作用机理,根据布里渊散射的作用机理,分析了布里渊频移受温度和应变影响的特性,研究了布里渊频移与光纤温度和应变的对应关系。介绍了传统的直接检测BOTDA系统原理和外差检测BOTDA系统原理,分析了受激布里渊散射作用传输函数,对比分析了两种系统,分别推导了两种系统的输出信号的信噪比表达式。在分析外差BOTDA系统的基础上,深入研究了布里渊相位的解调方法,设计了基于叠加平均去噪与FFT分析相结合的外差BOTDA系统的相位解调频谱算法,编写了程序;理论分析并实验验证了该算法的可行性和有效性。结果表明,该算法对不同信噪比下的信号均有较好的解调效果;对幅值为0.3 V且噪声标准偏差为0.5 V的信号,采用1000次叠加平均的频谱算法,相位相对测量误差可降至0.71%。设计了用于外差BOTDA系统中宽带相位解调的方案,为进一步解调外差BOTDA系统宽带相位、检测长距离传感光纤温度/应变信息奠定了基础。研究了基于脉冲编码调制的BOTDA系统原理,分析了BOTDA系统中Simplex码、Golay码和CCPONS码的编码和解码原理;利用MATLAB仿真了不同脉冲编码调制的BOTDA系统的时域输出信号,并对比分析了三种编码对系统信噪比的改善情况,结果表明采用脉冲编码技术可使BOTDA系统性能得到有效地提升,CCPONS码调制时可获得最佳系统性能。