长输油管道是最重要的油气能源运输手段，随着我国经济的快速发展，油气资源的需求不断增长，管道里程数也不断增加，使管道安全预警和泄漏检测技术成为研究热点。对管道外部入侵和泄漏事件进行及时检测和精确定位，具有重要的社会意义和经济价值。本课题组研究开发的基于双路Mach-Zenhder干涉仪结构的分布式光纤传感系统，能对威胁长输油管道安全的第三方破坏事件进行报警、识别和定位，已经在多处管道上投入实际应用。在现场实验中，检测信号的相关性随机变化，使基于互相关运算的定位出现误差，严重影响系统的稳定运行。本文对信号相关性恶化的原因进行了研究，在此基础上提出一种基于3×3耦合器被动解调的方法，本文的主要研究内容包括以下几个方面：(1)分析了光纤中光信号调制的原理，利用系统的琼斯矩阵模型，说明了偏振诱导相位偏移和偏振诱导信号衰落发生的原因；根据3×3耦合器的特性，建立3×3耦合器输出信号的数学模型，针对干涉型光纤传感器的正弦调制倍频现象，阐明了利用3×3耦合器进行相位信号解调的原理。(2)对系统原有的光路结构加以改进，加入两个3×3耦合器，并提出一种基于椭圆拟合的被动数字化解调方法。利用3×3耦合器的2路输出信号构成椭圆曲线，对信号系数进行约束条件下的最小二乘拟合，采取投票机制选取最优拟合结果，得到相位信号的正余弦调制项，再采用数字反正切法或微分交叉相乘法解调出相位信号，并利用单谐信号仿真验证了椭圆拟合解调方案的有效性。(3)从整体上给出了3×3耦合器数字化解调方法的流程。利用现场实验数据对解调方案加以验证，并将解调后的相位信号用于定位，结果表明该解调方法可有效消除信号畸变干扰系统定位的问题，解调信号的相关系数接近1，椭圆拟合的鲁棒性强，定位精度高、稳定性好，提高了系统的稳定性。