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分布式光纤传感器因其对环境变化出色的监测能力,同时具有抗电磁干扰、耐高压、精度高等优点,引起了人们广泛的研究兴趣。其中光频域反射计(Optical Frequency Domain Reflectometry,OFDR)因为具有高精度和高分辨率,对链路中的曲面弯折、反射等变化敏感的特点,广泛的应用于军事和民用的各个领域。但因为OFDR系统使用的调谐激光器在工作时存在非线性扫频的问题,会影响OFDR的测试距离、空间分辨率和信噪比等性能,限制了OFDR系统的应用。本文主要研究OFDR系统中光源非线性扫频效应对系统性能的影响及非线性相位补偿方法,包括去斜滤波器(deskew filter)补偿算法、匹配傅里叶变换补偿算法和高阶相位噪声补偿算法。理论上分析了OFDR中光源非线性扫频效应对系统性能的影响,介绍了去斜滤波器补偿算法、匹配傅里叶变换补偿算法和高阶相位噪声补偿算法的基本原理。通过仿真计算研究了去斜滤波器补偿算法和匹配傅里叶变换补偿算法的补偿效果,考虑到以上两种算法在估算光源非线性相位时会产生一定的误差,研究了高阶相位噪声补偿算法。在理论研究和仿真计算的基础上,搭建了OFDR实验系统,验证非线性补偿算法的有效性。在采用去斜滤波器补偿算法时,实现了对待测光纤长度为4.2km的末端反射的相位补偿,反射峰的空间分辨率从2m提高到0.3m,且反射峰的旁瓣被有效的抑制。在用匹配傅里叶变换算法进行非线性补偿时,进行了不同长度待测光纤的补偿实验,补偿后系统的空间分辨率都有所提升,其中待测光纤为4.3km时,末端反射空间分辨率从0.5m提升到0.15m。因为去斜滤波器算法和匹配傅里叶变换算法都需要对非线性相位进行估算,为了避免光源非线性相位的估计误差,进行了高阶相位噪声补偿实验,采用不同长度的待测光纤验证算法的补偿效果,补偿后在末端反射空间分辨率提升的基础上,成功探测到4.3km的待测光纤末端前120m的APC连接头反射,空间分辨率达到了1.6m。多组实验结果表明,去斜滤波器算法、匹配傅里叶变换算法和高阶相位噪声补偿算法都能有效地补偿OFDR系统中的非线性扫频效应。