第一根低损耗的光纤在1970年正式问世,自此,分布式光纤传感技术作为一种新型的传感技术应运而生并迅速发展。分布式光纤传感系统不仅具有传统光纤传感系统的优点,例如体积小、重量轻、灵敏度高、测量对象广泛、抗电磁和化学稳定性好等,而且可以做到沿光纤实时获取温度和应变信息,实现分布式监测,同时在测量距离和测量精度等方面也远远优于其它光纤传感系统,因此在水库、大坝、山体、矿井、隧道等地质和建筑的健康安全监测方面得到了极为广泛的应用。基于布里渊散射的光时域分析(BOTDA)分布式光纤传感系统,不仅可以实现大动态范围的超长距离传感,而且可以同时测量光纤各处的温度和应变情况,因此近年来逐渐成为国内外研究的热点。目前BOTDA系统的主要局限性在于,注入脉冲光和连续探测光进行检测的过程中,由于噪声等因素的影响,系统的信噪比会降低,而在BOTDA系统中,脉冲宽度、空间分辨率、信噪比等衡量系统性能的重要指标彼此之间相互制约,脉冲宽度越窄,空间分辨率越高,信噪比越低;而提高脉冲宽度,信噪比得到提高,但同时空间分辨率却会降低。针对这一问题,考虑将编码后的光脉冲信号引入到BOTDA系统中,从而克服系统信噪比和空间分辨率之间的矛盾关系。文章首先对分布式光纤传感系统的特点和研究现状进行了基本介绍,然后将基于瑞利、拉曼、布里渊散射的三种光纤传感系统进行了简要说明。接下来,文章从受激布里渊散射的理论、布里渊散射谱、BOTDA系统主要性能指标以及温度和应变与布里渊频移的关系等方面对BOTDA系统进行了较为详细的阐述,据此设计出了本实验的BOTDA光纤传感测量系统。然后详细介绍了受激布里渊散射的耦合方程,并通过求解受激布里渊散射的瞬态方程,用MATLAB对系统进行了三维仿真,通过添加高斯白噪声的方式模拟了实际BOTDA系统中光纤中的噪声,得到了单脉冲工作方式下的系统响应曲线。在此基础上,针对BOTDA系统对高信噪比的要求,详细介绍了几种用于提高系统信噪比的编码方式,对每种编码的编解码原理进行了说明,推导了不同编码的编码增益,同时提出了一种CCPONS和Walsh组合脉冲编码,在对组合编码的编解码原理进行深入研究的基础上,对采用组合编码的BOTDA系统的性能进行了分析,推导了引入组合脉冲编码的BOTDA系统的信噪比改善量。最后,仿真分析了采用不同编码方式时分别对应的系统响应曲线,分析验证了不同的脉冲编码对系统信噪比的改善情况。