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本文综述了分布式光纤传感技术近年来研究方向,并详细论述了瑞利布里渊光时域分析(R-BOTDA)系统国内外发展研究现状。理论上详细研究了BOTDA系统的技术原理;分析了受激布里渊散射(SBS)稳态耦合波方程和瞬态耦合波方程,以及布里渊频移与光纤温度、应变的关系。针对BOTDA系统受非本地效应影响,分析研究了泵浦光能量损耗和光纤长度、探测光功率之间的关系,定量分析了光纤长度、探测光功率和BOTDA系统中非本地效应引起的测量误差之间的关系。对SMF光纤的仿真研究表明:当光纤长度为2000m时,非本地效应会引起1.5℃的温度误差、30με的应变误差。为改善BOTDA系统中非本地效应对系统的影响,本文构建了一种脉冲预泵浦瑞利BOTDA系统(PPP-RBOTDA),运用预泵浦脉冲1阶边带激发的瑞利散射光做探测光,使得瑞利散射光分别与预泵浦脉冲的0阶基带和传感脉冲发生受激布里渊作用,通过检测散射回来的瑞利光信号获取光纤的温度和应变信息。建立了瞬态条件下脉冲预泵浦和传感脉冲发生SBS作用的数学模型,对阶梯脉冲进行了最佳化设计,运用Matlab软件仿真研究表明当传感脉冲为50mw、6ns,预泵浦脉冲为500mW、100ns时,可获得满足PPP-RBOTDA系统要求的瑞利散射光,且瑞利散射光发生SBS作用产生的FWHM为布里渊自然增益线宽34MHz,能有效减小瞬态SBS作用下FWHM的展宽效应,提高系统的频谱分辨率。探讨了EOM用于PPP-RBOTDA系统时的最佳工作点问题;运用Opti System软件进行仿真研究,验证了EOM调制产生的预泵浦信号含有0阶基带和1阶边带信号。搭建了实验系统,合成了阶梯脉冲;通过对EOM射频端进行扫频操作,对瑞利散射信号进行采集处理后,成功拟合出了布里渊损耗谱曲线。