光纤传感技术是指使用光纤作为传感介质,以光纤中传播的光信号作为传感信号,对传感介质周边的环境变量如温度变化、压力变化、声音等进行探测的技术。光纤传感具有抗电磁干扰、灵敏度高、体积小巧、性能稳定、使用寿命长等优点,在交通、工业、建筑、航空、航天、医疗等领域具有广泛的应用前景。包括分布式光纤声学振动传感在内的分布式光纤传感技术是在长距离传感技术领域具有独特优势的一种光纤传感技术,在油气管道、轨道交通、国防军事等领域有重要应用价值。本文研究了一种基于相位敏感瑞利散射原理的分布式光纤声学振动传感器(Distributed Acoustic-vibration Senor,DAS),在传统相位敏感分布式光纤振动传感器的技术方案中引入基于3×3耦合器的相位解调方案,在理论设计的基础上开展仿真模拟,搭建了完整的DAS硬件系统,开发了匹配的软件系统,并进行相应的实验研究,最后对实验数据进行分析。本文的主要工作及研究结果如下:1.开展了DAS相关的技术背景和研究现状的调研,综合分析各项技术方案的优缺点。选择基于传统相位敏感分布式光纤振动传感器在再引入基于3×3耦合器的相位解调方案来设计DAS的系统。进一步详细地介绍了3×3耦合器的振幅相位输出原理,并分析了3×3耦合器解调方法的计算方法及原理。2.建立了DAS的理论仿真模型。基于窄线宽激光脉冲、传感光纤模块、数据采集模块和3×3耦合器相位解调模块的硬件系统,构建了DAS的模型,根据各模块对应光功能给出数学公式的数值模型,把光源的脉宽及波长、光纤长度、瑞利散射等系统内在因素及外界施加的振动以明确的数学形式表征出来。根据建立的DAS理论仿真模型进行模拟仿真,验证所设计的DAS可以具备对外界声学振动的探测能力。3.完整地搭建了一套DAS硬件系统,开发了相应的软件系统。研究了DAS的传感距离、空间分辨率、加载信号的解调以及系统稳定性。实验结果表明,所研究的DAS可以实现最远传感距离10千米,空间分辨率最小可达1.6米,振动传感频率范围100Hz至1.5KHz;DAS经过连续工作5小时的测试,具有较好的稳定性。