近年来,我国大型基础设施的规模飞速增长。大型基础设施的服役周期长,服役期间极有可能造成结构上的损伤,从而引发严重的安全事故和经济损失,所以其结构健康监测越来越受到重视。温度监测是结构健康监测的一个重要组成部分。温度变化所引起的结构形变、损伤和老化对于基础设施的结构可靠性具有明显的影响,通过温度信息可以推测基础设施的健康状态。同时,温度信息可以对火灾或管道泄漏等异常事件进行预警。分布式光纤传感技术能够感测光纤沿线的温度、应力、振动等参量,特别适合于基础设施结构健康监测中大范围、长距离、连续分布式的需求,具有独特的优越性。作为分布式光纤传感技术的重要分支,基于拉曼光时域反射的分布式光纤温度传感系统利用自发拉曼散射效应获得光纤沿线的温度信息,可实现数十千米传感距离上米量级的空间分辨率,为结构健康监测提供了高密度、低成本、长距离的分布式温度监测方案,因此十分适合于大型基础设施的分布式温度监测。但是,目前基于拉曼光时域反射的分布式光纤温度传感系统存在着一些问题,使得其在工程应用上的推广受限。首先,系统的测量精度依赖于温度参考点的选取,而现有的温度标定方法需要进行多次回厂检测,无法实现实时的温度标定。其次,系统测量精度的提升会造成其他性能参数的恶化。同时,测量精度的提升需要依赖于复杂的硬件设计,增加了系统的制造成本。最后,系统的温度预警方式单一,无法全面评估温度异常事件的威胁程度,报警阈值的设定高度依赖人工参与。为此,本文主要开展以下工作:1、为了实现系统温度自标定功能,设计了一种外置式自标定装置及动态温度自标定方案,免除了回厂检测的流程,提高了系统的智能化程度;2、分析了限制系统温度测量精度提升的噪声特性,并提出了相应的抑噪方法。利用嵌入式系统中的高速数据采集卡完成了拉曼散射光信号的累加平均,抑制了系统宽带噪声。提出了一种动态噪声基底差分法,抑制了长距离探测时光电探测模块由于动态范围不足所产生的基底噪声。对反斯托克斯光和斯托克斯光信号的比值进行了衰减补偿处理,消除了反斯托克斯光和斯托克斯光信号衰减系数不同对温度解调所带来的影响。比较小波变换不同阈值选择方案,优选极大极小阈值(Minimaxi)方案将解调后温度曲线进行小波阈值降噪处理,提升了系统的温度测量精度;3、实现了绝对温度、温度变化量、温度变化速率的多参量综合诊断,以及基于自适应阈值的温度预测报警方式,解决了目前分布式光纤温度传感系统温度报警方式单一无法适用于多场景应用的问题,有效地缩短了温度报警的响应时间,降低了漏报和误报的概率。本文成功研制了一种具有自标定能力的高性能拉曼散射分布式光纤温度传感系统,该系统在10km测量距离上达到了3m空间分辨率、±1.5℃测温精度和0.11℃温度分辨率。通过信号处理,在不改变硬件结构的情况下,系统测量温度波动减少4.02℃,信噪比提升13.87d B,温度测量精度提升35.77%。在外场条件下设置了管道泄漏的模拟实验,证明了该系统可以适应外场环境,为大型基础设施结构健康监测中的分布式温度监测提供了一种可靠的解决方案。