分布式光纤传感器作为当前光纤传感技术中最有竞争力的技术之一,具有抗电磁干扰,抗腐蚀,无需外场供电,损耗低,灵敏度高,可进行分布式多点实时检测等优势。研究分布式光纤振动传感技术对振动信号进行探测,在国家安防、交通运输、建筑建设等涉及民生和工业生产的众多领域都极具开发价值。本文开展了对基于Ф-OTDR(相敏光时域反射计)的分布式光纤振动传感技术的相关理论和实验研究,主要是基于此传感系统分析出实现相位解调的方案,完成对振动信号的信息提取。本文的具体的研究内容可概括成以下几个方面:1、围绕Ф-OTDR技术的基本原理展开分析,重点阐述了Φ-OTDR分布式光纤振动传感系统实现振动传感的基本工作机理和它的结构,并就引起信号相位变化的外界影响原因进行了讨论,得出通过相位解调可定量化测量外界扰动量的结论。接着建立了Ф-OTDR系统所接收的相干背向瑞利散射光的数学模型。最后还分析了外差相干探测结构的Φ-OTDR分布式光纤振动传感系统的基本工作原理。2、在Ф-OTDR系统振动定位处理过程中提出了一种采用低次多项式拟合和线性最小二乘法对卷积过程中的数据点进行平滑处理以提高信号信噪比的滤波算法——Savitzky-Golay滤波算法。研究了滤波器参数(拟合阶数和滤波窗口长度)与滤波效果的关系。使用该算法对原始散射信号进行滤波然后再将其与振幅差分法结合运用,获得的定位信号信噪比远大于常见的差分滑动平均算法处理得到的信噪比大小。3、针对基于直接探测结构的Ф-OTDR系统提出了一种结合迭代和最小二乘法进行相位解调的技术方案:经过随机设置初相值,利用已知的多个振动点的时域光强值与待测相位之间做最小二乘拟合,反复迭代更新初相值和相位分布,最终达到收敛条件求得待测相位。搭建了直接探测的Ф-OTDR振动传感系统,成功实现对单点和多点振动事件的定位。在系统上通过PZT模拟不同振动频率(100Hz~1000Hz),不同幅度(2.5V~10V)的振动事件分别进行强度和相位解调。强度解调结果表明其在振动低频、强振幅情况下提取振动信息将受到限制。最后利用迭代随机移相法成功解调出100Hz、7.5V的振动相位信息。4、利用希尔伯特变换对外差相干探测结构的Ф-OTDR振动传感系统采集的振动信号进行相位解调和相关信息提取,解调出了200Hz、5V振动信号的相位分布。