相位敏感光时域反射计（Phase-sensitive Optical Time Domain Reflectometer,Φ-OTDR）通常被应用于对微弱振动事件进行探测,其响应速度高达毫秒乃至亚毫秒量级,灵敏度高达纳应变量级,在桥梁、隧道、石油运输管道等大型工程结构健康监测中具有巨大应用价值。Φ-OTDR系统通过对振动区域前后两个参考位置的相位作差,可以得出振动区域相位信息随时间的动态变化过程,从而实现对振动事件的幅度与频率的定量分析。但相位信息的准确性完全依赖于参考位置的信号强度大小,由于Φ-OTDR系统存在相干衰落效应,光纤某些位置的后向瑞利散射光强度极低,这些位置的相位信息容易失真,导致无法正确反映外界振动事件,使得系统在实际的结构健康检测等应用中频繁的误报警。因此,研究Φ-OTDR系统中相干衰落效应的抑制方法具有重要的意义。本文主要研究Φ-OTDR系统中的相干衰落效应,分别采用两种相位重构方法对其进行抑制,并对抑制效果进行统计与分析。具体研究内容如下:首先,对分布式光纤传感技术的发展状况进行了介绍,并重点论述了Φ-OTDR技术的发展历程及其在相位解调、传感距离、响应带宽、信号衰落噪声方面的研究成果。此外,对Φ-OTDR系统的传感原理及外差相干探测结构中的相干衰落效应进行了详细阐述。其次,采用幅值评估法对频移分别为50MHz、100MHz和150MHz的多频Φ-OTDR系统进行相干衰落抑制,分别对各中频信号进行解调,提取相位和强度信息。该方法根据不同频移的探测光脉冲具有不同的后向瑞利散射光强度分布这一特性,在时间上总是选取强度较大的中频分量对应的相位信息进行相位重构,从而降低相干衰落效应引起的相位信息失真,其优势在于对任意相位重构区间上总是能准确的选择出最为准确的相位信息。对实验数据的统计分析表明,该方案在系统的探测脉宽分别为100ns和80ns时,对于振动信号探测的保真率分别为95.664%和95.994%,分别提高了20%左右,有效地减小了相干衰落效应带来的相位解调误差。最后,利用旋转矢量和法对上述多频Φ-OTDR系统中的三个中频信号的相位信息进行重构,其本质是对各中频信号的相位进行加权平均,削弱失真较为严重的相位信息对重构结果的贡献。该方法的优点在于数据处理较为简单,处理速度较快。在系统的探测脉宽分别为100ns和80ns时,将系统的保真率分别由74.950%和75.226%提高到94.781%和97.379%,有效地降低了Φ-OTDR系统在工程结构健康检测等领域的故障概率。