光纤布拉格光栅(FBG)传感器具有成本低、体积小、复用能力强等优点,是目前研究最多的光纤传感器类型之一。在大多数的光栅传感应用中,测量的物理量是其在整个光栅区域内变化的总体平均,无法应用到如裂纹检测等一些具有高空间分辨率要求的测量中,因此利用光纤光栅实现分布式传感具有重要的意义。本文主要采用时频分析的分布式测试方法,研究了皮秒级和纳秒级两种脉冲在光纤光栅中的传输特性,并进行了相应的分布式测试实验。首先,介绍了光纤光栅耦合模理论和传输矩阵法,给出了光纤光栅反射谱与脉冲响应的计算步骤,对不同调制深度、不同光栅长度下的光栅特性和脉冲传输特性进行数值仿真研究,讨论了局部应变对不同反射率光栅的光谱和脉冲响应的影响,仿真结果表明,弱光栅更适用于分布式测试。其次,研究了基于皮秒级脉冲的光纤光栅分布式测试方法。仿真不同应变大小、应变位置、应变长度对光纤光栅特性及其脉冲响应的影响。由于光栅带宽远小于皮秒级脉冲光源带宽,继而研究了光栅中心波长与光源中心相对位置不同时的脉冲传输特性。仿真反射脉冲能量随光源光谱与光栅光谱相对位置不同的变化,总结了系统分辨率、灵敏度等参数随光栅光谱与光源光谱相对位置变化的规律。作为对比,给出了一种基于微波光子滤波器的分布式测试方法并对系统时频响应进行仿真。最后,研究了基于纳秒级脉冲的光纤光栅分布式测试方法。对级联光栅和单个光栅的光谱进行数值仿真,分析了不同应变大小、位置的光栅光谱和脉冲响应特性。由于光栅带宽大于纳秒级脉冲光源带宽,系统灵敏度、动态范围等随光栅光谱与光源光谱相对位置变化。提出了基于纳秒脉冲的光栅分布式测试方案,分别仿真了强光栅级联和弱光栅级联两种情况下的脉冲响应,并进行了实验验证。