安全监测在道路、桥梁、大坝等基础设施中具有重要意义。传统的监测方法采用点式传感器进行监测,这类传感器在进行大型建筑监测时容易出现漏检的情况,并且易受到电磁干扰、抗腐蚀能力差、使用寿命短,不利于长期在线监测。。本文在基于相干检测的BOTDR系统的基础上进行系统的空间分辨率优化研究,并实现了系统的仪器化设计。主要研究内容和创新点有:Ⅰ、研究了提升BOTDR系统性能的基本理论和方法。通过布里渊散射光的频率和功率与温度和应变之间的关系进行研究,定量分析得到了线性相关的公式。通过比较频率扫描法和FFT频谱分析法两种布里渊散射信号解调方法,选取了 FFT频率分析方法。详细分析了 BOTDR系统的性能参数指标以及相关的影响因素,为提高空间分辨率提供了关键参考因素。Ⅱ、提出一种基于4阶Hanning自卷积窗的FFT信号频谱提取方法。对截断的时域信号进行FFT处理时,通过自卷积窗函数的权重因子调制布里渊散射信号的权重值,使得布里渊时域信号中心部分数据的权重值增加,边缘数据的权重值减少。通过该种方法改变信号泄漏的频率在频谱中的比重,使其所占比重降低,减少频谱泄漏。即信号能量更加集中在中心频率附近,从而提高BOTDR系统的空间分辨率。在实验中搭建了基于相干法的BOTDR传感系统,分析了系统关键性器件的参数和选型,完成了应变的检测实验,对实验结果进行了分析,通过实验验证了该方法的有效性。利用该方法在5km的传感光纤,300ns的探测脉宽和625MS/s采样率条件下将空间分辨率提高了 33m。Ⅲ、设计实现了一种基于STM32的BOTDR应变监测系统集成化方案。通过STM32芯片对光学传感模块进行通讯控制,实现了 BOTDR系统的仪器化设计。并对仪器化设计中各个模块的设计进行详细的分析,包括光学传感模块,系统通讯控制模块和系统信号采集处理模块。完成了仪器化设计中系统的硬件和软件设计。