提出一种基于布里渊光时域反射（BOTDR）系统的寻极大值法，在快速傅里叶变换（FFT）和短时傅里叶变换（STFT）的基础上，实现了频移的快速定位及系统空间分辨率的增强。对时域信号进行FFT处理，利用寻极大值法判断是否存在温变或应变信息，再通过逐级选取对应长度的时域信号来确定温变或应变频移发生的位置范围；对时域信号进行STFT处理，构建三维布里渊增益谱，通过寻极大值法构建布里渊频移分布来检测短距离温变或应变，从而提高系统空间分辨率。在实验中，利用基于等分FFT的寻极大值法，对2 km待测光纤中130 m段加热光纤的位置范围进行快速定位，系统运算时间缩短到原来的1/8。同时在设置探测光脉冲宽度为100 ns的条件下，利用基于STFT的寻极大值法，在2 km待测光纤上检测到0.6 m光纤长度的温度变化，实现了亚米级别的空间分辨率。与传统BOTDR系统相比，基于寻极大值法的STFT-BOTDR系统提高了实际应用中的检测速度与空间分辨率，工程实用性得以提高。

光纤复合架空地线(OPGW)故障频发的原因与光缆局部受到的应力有直接关系,为了实现对OPGW光缆的在线应变监测,搭建了长距离布里渊光时域分析(BOTDA)和布里渊光时域反射(BOTDR)系统,并对重覆冰区域运行年限超过15年的在运95.14 km OPGW进行了应变检测和分析。通过对同一段光缆的对比测量,结果表明:BOTDA系统具有更长的测量距离、更高的空间分辨率与更高的测量精度,能准确辨别引下线并识别零应变参考点,可以实现温度和应变信息的准确分离。在两个站点的距离超过BOTDA系统的测量量程时,可以使用BOTDR系统从光缆两端分别测量以覆盖全部光缆。同时,BOTDR系统展现出单端测量的优势,在断纤故障发生时,BOTDR系统可不影响断点之前的线路测量。在同一条OPGW光缆线路上通过多维度的对比,分析了两种技术在OPGW光缆监测中的优劣势,为分布式光纤传感技术在电力系统中的应用提供参考。

Auto-regressive (AR) spectral estimation technology is proposed to analyze the Brillouin scattering spectrum in Brillouin optical time-domain refelectometry. It shows that AR based method can reliably estimate the Brillouin frequency shift with an accuracy much better than fast Fourier transform (FFT) based methods provided the data length is not too short. It enables about 3 times improvement over FFT at a moderate spatial resolution.

为提高测温精度和空间分辨率,搭建了基于电光调制器调制探测光脉冲的布里渊光时域反射分布式温度传感系统。分析并验证了电光调制器输出探测光脉冲信号的特性、电信号解调系统中窄带滤波器中心频率以及检波器响应速率对反射测温精度和空间分辨率的影响。结果显示,中心频率为700 MHz的窄带滤波器进行布里渊增益谱扫描时,布里渊光时域反射测温系统可获得高的测温精度；采用响应速率较快的检波器获得的系统空间分辨率较高。在此基础上,采用电光调制器调制脉宽约10 ns的探测光脉冲进行测温实验,在约3 km的传感距离上获得了±1.24 ℃的测温精度和1.217 m的空间分辨率,实现了较高空间分辨率和温度精度的分布式光纤传感测量。该实验可为BOTDR温度传感解调系统中器件参数的选择提供参考。

为了从噪声背景中有效地提取光电复合海缆的布里渊光时域反射信号, 根据信号的特点, 提出了采用小波阈值法对实时信号进行去噪处理。针对小波阈值去噪参量设置的基础性问题, 通过理论分析和实验对比确定了适于海缆布里渊光时域反射信号去噪处理的最优参量, 并与中值滤波、均值滤波的去噪效果进行了对比。结果表明, 相对于两种传统的滤波方法, 最优参量下的小波阈值法能有效去除噪声, 不仅信噪比提高了14.1dB, 而且能检测出100με的应变变化。该研究对于探索海缆布里渊光时域反射信号的高效处理方法具有重要参考价值。

分析了相干探测型布里渊光时域反射计（BOTDR）的信号特征及信号包络对其空间分辨率和布里渊频移测量精度等参数的影响，总结了幅度调制信号的数字包络解调算法模型和理想的数字包络解调算法的特性。根据广义谐波小波(GHW)的零相移理想带通滤波特性及通带参数可灵活设计的特点，提出了一种基于广义谐波小波变换（GHWT）的BOTDR的数字包络解调技术，设计了解调方案并进行了参数优化和实验研究。结果表明，与现有BOTDR数字包络解调技术相比，所提出的新技术能够无失真地提取BOTDR的信号包络并具有较强的噪声抑制能力，从而在不影响BOTDR的空间分辨率的情况下提高布里渊频移测量精度。最后，还根据解调算法的频域特性对实验结果进行了分析。

布里渊光时域反射测量(BOTDR)系统空间分辨率和传感距离存在相互制约的关系。相关序列脉冲编码技术可用于解决这一矛盾，但直接对编码脉冲的布里渊散射采样信号进行解码，会因采样时间间隔小于编码单位脉冲宽度而导致解码信号的失真，从而降低了系统空间分辨率和测量精度。分析了直接互相关解码对BOTDR系统空间分辨率的影响，提出一种基于重采样的互相关解码方法，该方法解决了直接相关运算造成的系统性能降低问题。实验中用512 bit 20 ns的互补序列在20 km光纤末端获得2 m的空间分辨率。实验结果表明，与直接互相关的解码方法相比，基于重采样的互相关方法是一种有效的序列脉冲BOTDR信号解码方法。

基于布里渊效应的光纤传感(BEOFS)技术具有长距离、高精度、连续分布式、多参量传感的独特优点,在介绍BEOFS技术的原理、发展现状以及重要应用领域的基础上,对实现长距离、高精度、快速分布式布里渊光纤传感的关键技术进行研究和探讨,给出了提高系统传感速度的方案。