在基于弱光纤光栅阵列的分布式振动传感系统中,光纤作为光信号的传输介质以及系统的传感单元,可以实现长距离、高灵敏度、分布式的信号探测,因此被广泛应用于周界边防、地震预测等领域。本系统相较于传统基于瑞利散射光的振动系统,有效提高解调信号的信噪比,实现由396个间距为5m的等同弱光纤光栅组成的传感系统在5Hz到25kHz频段内的准确测量,并成功应用于电缆的局部放电信号检测,相较于传统的电测法和化学测法具有抗电磁干扰和耐腐蚀性的优势。本课题的主要研究内容如下:(1)设计分布式振动传感系统的光路。在搭建光路和软硬件环境时,主要对光电探测模块、脉冲调制参数进行优化设计,尽可能地增大系统的传感距离、动态范围上限以及有效采样率。随后对系统中光源线宽、弱光栅之间的串扰对系统信噪比的影响进行理论仿真分析和实验验证。(2)在信号算法处理方面,对3×3耦合器相位解调方法中的NPS(Naval Postgraduate School)算法和反正切算法进行优缺点比较,结果显示,反正切算法在抑制低频噪声方面优于NPS算法,但两者在耦合器不对称性时,都会产生严重的谐波失真。所以,本文在前人的基础上提出基于椭圆拟合算法的修正系数反正切算法。实验结果表明,修正系数反正切算法可以有效降低解调信号的谐波失真比。(3)通过PZT(piezoelectric)实验对系统进行功能测试,结果表明系统可以实现对不同频率的良好探测,并保持外加应变量与解调相位信号的线性关系。最后,利用电缆和变压器搭建局部放电装置,使用光纤绕制于铝箔胶带的方法,增强探测的灵敏度,结果表明当对电缆施加电压为10kV到50kV时,在9kHz到15kHz频段可以观察到局部放电信号。