● 摘要
相位敏感光时域反射计（Φ-OTDR）的光路结构与传统的OTDR基本相同，但是由于它利用后向瑞利散射光干涉的信号来实现定位功能，所以它要求采用的光源具有窄线宽和低频率漂移的特性。激光器光源的线宽越窄，后向散射信号干涉的效果越明显，从而使系统探测到更微弱的扰动，提高系统定位扰动的灵敏度。而激光器的频率漂移会导致后向散射曲线发生抖动，掩盖或混淆因为入侵而造成的散射曲线变化，出现无法定位扰动或定位失效的情况，降低了系统的定位性能。
因此研究激光器的频率漂移影响定位的误差机理，并找到有效抑制频率漂移对定位影响的方法，对于分布式光纤传感系统的定位性能的提高具有重大意义。基于功率谱分析的扰动定位算法是光纤相位OTDR系统中非常重要的部分，探究能有效抑制频率漂移对定位影响的算法，对提高系统定位信噪比和系统的实际应用具有十分重要的意义。本文针对光纤相位OTDR系统的定位算法进行了理论和实验研究。主要完成了以下工作：
一、对光纤相位OTDR系统进行了详细介绍，基于弹光效应、光学干涉理论和散射等理论，对光纤相位OTDR系统的后向瑞利散射信号进行数学建模。通过模型中参数分析频漂对定位的影响，测试频漂信号并分析其影响定位的误差机理。
二、通过对信号进行频域分析，找到频漂和扰动信号的不同。针对频漂影响定位误差机理,选择合适的特征频段，并提出累加该频段的功率谱的定位算法。将该定位算法通过LabVIEW采集系统编程，主要包括信号采集、处理和显示模块等，完成信号采集和扰动定位等功能。
三、对定位算法进行实验室和外场的测试，该算法能有效抑制系统的频漂对定位的影响。最后通过样机进行多次重复验证，对系统的进一步完善提出了建议和改进方案。