分布式光纤声波传感系统具有灵敏度高、测量点多、能够实现分布式传感的优势,在重大基础设施健康检测、油气勘探、周界安防等领域具有重要应用价值。但分布式光纤传感系统中存在传感距离和响应带宽相互制约的问题,随着系统传感距离的增加,频率响应带宽随之降低,从而限制了它在高频振动信号探测领域中的应用。为了解决这一问题,本文主要工作如下:针对分布式光纤传感系统中传感距离和响应带宽之间的矛盾,本文首先提出了一种“基于时分复用技术的分布式声波传感宽频响应系统”。系统采用多波长窄线宽激光器、WDM、环形器以及延迟光纤,实现了两段~1.04km传感光纤的结合,使得两段传感光纤上的光信号在时域上先后到达光电探测器形成时分复用。系统采用80kHz光脉冲重复频率,采样率为120MSa/s的采集卡进行同步采集,在~2.08km传感光纤上实现了40kHz振动信号的有效探测,且信噪比较高。与传统φ-OTDR系统相比,该系统有效探测频率范围从理论上提升为原来的两倍。此外,为验证“基于时分复用技术的分布式声波传感宽频响应系统”对气体管道泄漏信号的响应特性。本文设计了一种“气体管道泄漏模拟装置”,并利用该系统对不同气体管道传输压力下的泄漏信号进行探测。实验表明,该系统不仅能够探测到气体传输压力为0.2MPa时的弱振动信号,并且探测到的泄漏信号频谱中包括低频宽频和高频单频两部分频率信号,信号强度随气体传输压力增大而增大。本文提出的“基于时分复用技术的分布式声波传感宽频响应系统”能够提升传统φ-OTDR系统的响应带宽,使其可以应用于更广泛的领域。