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光纤分布式传感是以光纤作为传感媒介,可以远程、实时和精确地对光纤沿线周围外界环境进行监测。目前,分布式光纤传感技术主要包括以下三个方面：(a)基于干涉技术；(b)基于散射技术；(c)基于光纤光栅技术,它们各有优点。基于MZ干涉与相位敏感光时域反射技术(Φ-OTDR)结合的分布式光纤传感系统,结合了两种传感技术的优点,可实现高的空间分辨率和宽频率响应范围。本文依次对信号检测技术、魏格纳威利分布和短时傅里叶变换进行了理论分析,并分别进行了仿真验证和实验验证。同时对MZ干涉技术与Φ-OTDR技术结合的分布式光纤传感系统进行了深入的研究。首先,分别简述了MZ干涉技术和Φ-OTDR技术的相关原理。根据光纤后向散射机制,本文以后向瑞利散射机制为基础,建立了Φ-OTDR系统模型,并简述了其工作原理和传感特点；然后介绍了MZ干涉技术传感原理以及它的技术特点；根据这两种技术的光路特点,讨论两种技术结合传感的可行性。其次,根据Φ-OTDR技术对于外界环境变化敏感的特点,后向瑞利散射光的时域曲线所对应的外界振动位置的强度会剧烈变化,而其它点位置处的后向瑞利散射光的时域曲线的强度变化很平稳。考虑到这一特点,通过对各周期的瑞利散射时域曲线进行平均和差分的方法来获得振动位置。实验中,在～3km的传感光纤上实现了-7dB位置信息的信噪比,并且在对4kHz-6kHz扫频信号时频分析中得到27Hz的振动频率分辨率。本文采用WVD-SPWVD联合时频分析方法对非平稳信号进行处理,保证了WVD频率分辨率,同时弥补了快速傅里叶变换在非平稳信号处理的不足。实验中,使用扫频信号驱动压电陶瓷(PZT)来模拟外界环境非平稳振动,扫频范围为4kHz-6kHz,所得实验结果和扫频信息相吻合,因此WVD-SPWVD联合算法能被应用到MZ干涉与Φ-OTDR技术结合的分布式光纤传感系统中,进行低频非稳定振动的时频分析,而对于高频振动信号17kHz～19kHz,WVD-SPWVD所得到的结果频率分辨率方面同样表现优秀,继续研究这些时频分析的结果可知在信噪比方面SPWVD和STFT表现最优。综上所述,通过各时频分析方法的结果对比,WVD-SPWVD虽然以牺牲了部分处理时间,但频率分辨率上得到了很大的提高。