分布式光纤传感技术经过近些年的发展,已经可以对扰动信号进行全程与实时监测,与其它类型的传感技术相比,其具有体积小、耐腐蚀、重量轻、抗电磁干扰等诸多优势。目前在油气管道、轨道交通、周界安防、电力工业等多个领域有着广泛的应用空间。根据分布式光纤传感原理与结构的不同可以将其分为干涉型光纤传感与散射型光纤传感技术。其中散射型传感技术中的相位敏感光时域反射计φ-OTDR（Phase Optical Time-Domain Reflectormeter）因其长距离监测、灵敏度高、动态范围大等特点成为新的研究热点。本文以φ-OTDR系统为研究的对象,对传感系统的性能进行了分析,研究了相干信号解调的算法,提出了一种新型的复合式光纤传感技术,并通过经验模态分解与一维卷积神经网络对采集的振动信号进行研究与处理。本文研究的内容如下:1、本文概述了分布式光纤传感技术的技术优势与应用领域,分别介绍了干涉型、散射型两种不同技术类别的传感系统。对φ-OTDR技术的发展过程与系统主要的性能参数进行了分析。2、重点分析相位载波解调算法与3×3耦合器解调算法的解调性能,相位解调不仅受到外界环境的干扰,而且受到光路自身器件的影响,调制深度C的变化严重影响着反正切算法的解调效果,应将C值控制在2.63才不会导致解调失真。针对反正切只能局限于小信号解调,边缘容易发生跳跃,提出了一种相位补偿方法,改进了反正切算法。通过仿真实验对比补偿前后的解调效果,证明了补偿相位的重要性。构建了一种保偏结构的Mach-Zehnder干涉仪解调系统,对载波解调的同步问题进行了分析,提出了一种改进载波同步的方法,提高了相位解调效果。3、为提高光纤传感的性能,搭建一种复合式φ-OTDR传感系统,将多模光纤与单模光纤复合作为传感介质,利用多模光纤有更高能量的探测脉冲,有更高的非线性阈值水平,将多模光纤作为光纤传感的前端可以有效避免光纤传感的非线性效应,从而实现了探测距离远程敏感。实验结果表明,这种新型的传感结构可以实现30km内的振动传感。4、使用新型的光纤传感系统在室外施工现场采集三种振动事件信号进行处理,通过经验模态分解算法与一维卷积神经网络进行入侵信号的识别。首先通过皮尔森系数与经验模态分解去除振动信号噪声,重构后的振动信号再经过一维卷积神经网络进行训练、测试、验证识别出不同的振动事件。最后得出平均准确识别率为92.3%。