随着油气管道运输的发展,管道安全监测日趋重要。基于Mach-Zehnder干涉原理的分布式光纤振动传感器,不依赖管道输送参数,监测距离长,还可对可能造成泄漏的非法施工等进行预警和定位,开始应用于长距离油气管道安全监测领域。在系统应用过程中,管道泄漏和非法入侵事件的模式识别是管道安全监测系统的一项关键技术,依赖于传感系统的模型和大量的现场试验。论文分析了光纤振动传感系统的工作原理及其定位技术,并介绍了以理论建模的方法解决振动问题的基本途径。分布式光纤振动传感系统的数学建模是以振动为基础,依据系统内部的信号传递转换过程,对土体振动、光缆振动、光纤形变、相位调制及光电转换等步骤分别采用弹性半空间理论、受迫阻尼振动理论、结构力学原理、光纤干涉原理等建立了数学模型。最后联合各步骤的传递函数并推导其特性参量,推导出整体系统的传递函数,从而建立了分布式光纤振动传感系统的理论模型,并采用Matlab/Simulink对系统模型进行了仿真,明确了主要环境参数对传感性能的影响。对于人工挖掘、机械挖掘、管道泄漏及敲击光缆等四种常见的振动模式,在一定输入冲击力值和土体激振频率条件下,调节部分随冲击力变化的模型参数,获得了仿真波形及其频谱特性,通过实验数据比较,验证了模型的正确性,为分布式光纤振动传感系统对非法入侵事件的识别提供了依据。