分布式光纤传感技术融合扰动传感和信号传输于一体,在安全需求日益增加的输水输油管道监测、边界周界区域安防、桥梁大坝实时检测等领域具有极高的应用价值。相比于散射型或混合型的光纤传感系统,马赫曾德分布式光纤传感系统基于干涉测量原理,具有灵敏度高、实时性好、零传感盲区、结构相对简单、成本较低等优点,具有较好的工程应用潜力。目前制约长程马赫曾德分布式光纤传感系统应用的因素主要有:系统易受环境噪声干扰而出现漏报误报;传统定位方案对光源稳定需求过高;光纤双折射现象使传输光偏振退化导致系统定位误差。本文设计了一套结合光路结构与信号处理算法的基于3*3耦合器双马赫曾德分布式光纤传感系统,能够有效解决上述问题。主要工作如下:在对目前常见分布式光纤传感系统优缺点分析的基础上,阐述了干涉型光纤传感系统的工作机理;分析了基于双马赫曾德结构的互相关时延差定位算法的原理;采用基于3*3耦合器的解调算法解决偏振退化的影响;采用基于LMS算法的自适应噪声抵消器显著降低了时变环境噪声对信号的污染;设计总体结构并合理选择各器件参数从而实现系统仪器化;设计实验以验证系统的信号解调效果、降噪与扰源定位性能。实验结果表明,系统灵敏度高、实时性好、能够消除偏振退化影响且可以显著抑制环境噪声干扰,平均定位误差约为15.12米,工程应用方面具有参考价值。