光纤传感技术诞生于上个世纪70年代,现已发展成为欣欣向荣的产业。相位敏感光时域反射仪(Φ-OTDR)作为分布式光纤传感系统的一个重要分支,具有灵敏度高和响应速度快等优点,一直备受关注。随着大型基础设施和通信、电力网络的发展,在使用光纤传感技术对这些设施设备在线检测时,对传感系统的性能参数提出了更高的要求。光脉冲编码技术能打破分布式光纤传感系统空间分辨率、信噪比、传感距离等关键参数的制约。但是先前的研究多集中在基于直接探测的传感系统,近年来,相干探测技术被广泛认为是分布式光纤传感中颇具前景的探测方式。因此,围绕基于相干探测的Φ-OTDR开展编码技术的研究显得极具意义。目前,编码Φ-OTDR仍存在一些局限:测量时间较长,通常为单脉冲的数倍;性能表现受到干涉衰落和光源频率漂移的影响,却未有相关研究。本文从缩短测量时间、抑制干涉衰落、补偿频漂三个方面着手,提出了基于双极性Golay码的Φ-OTDR系统,缩短了测量时间,并提出了相应的干涉衰落抑制和频漂补偿的方法,主要工作概述如下:1.推导了外差探测Φ-OTDR的数学模型,并提出了一种基于单脉冲频谱提取与组合的干涉衰落抑制方法:首先,根据该模型建立了相应的仿真平台,有助于全面系统地分析散射信号的特征。其次,提出了一种数字域抑制干涉衰落的方法,该方法不会增加系统/调制复杂度。最后,以单脉冲探测的Φ-OTDR为例,在仿真和实验中,有效地避免了相位解调错误。2.提出了基于双极性Golay码的Φ-OTDR系统:进行了双极性码Φ-OTDR的理论分析,完成了系统编码、探测、解码过程的设计、仿真与实验。该方案打破了直接探测Φ-OTDR中关键参数的互相制约,相比于单极性码,不仅减少了一倍的测量时间,还大幅提升了编码增益,实现了编码Φ-OTDR中最快的测量速度。3.实现了双极性Golay码Φ-OTDR的频漂补偿和干涉衰落抑制:提出了一种数字域分布式实时频漂补偿方法,解决了解码后信号强度失真的问题,显著提升了编码抑制比和解调扰动的信噪比;将频谱提取与组合技术和编码系统有机结合,抑制了解码后的干涉衰落,避免了相位解调错误。首次展示了编码Φ-OTDR分布式探测扰动的能力,从多个方面实现了系统的性能提升。