光纤传感器具有抗电磁干扰、耐腐蚀、电绝缘性好、灵敏度高以及可以实现大范围监测等诸多优点,逐渐成为传感领域的研究热点。其中,基于瑞利散射的分布式光纤振动传感系统可对光纤沿线的振动、压力以及传输损耗等参量进行连续的测量,可应用于海底光缆、周界安防监测等领域;基于光纤光栅的传感技术具有便于复用组网而实现分布式传感等优势,被广泛用于环境监测、大型军民设施健康检测、石油管道安全监测等领域。本文重点针对长距离分布式光纤振动传感系统的研制和时分复用光纤光栅传感系统性能的提升开展深入的研究,完成的主要工作如下:第一,总结了瑞利散射型光纤传感技术与光纤光栅传感技术的国内外研究现状,阐述了光时域反射与相位光时域反射技术的工作原理,研究了光纤光栅温度及应变的传感原理。第二,设计了拉曼放大系统的硬件电路,搭建了基于拉曼放大的分布式光纤振动传感系统,并实现了60 km的传感测量。第三,分析了包括光栅长度、光栅折射率调制深度、切趾函数等不同光学参数对光纤光栅反射谱特性的影响,并在此基础上,利用OptiGrating仿真平台进行了特定弱反射率光栅的设计与研究。最后,为了提高时分复用光纤光栅温度传感系统的性能,采用了G-S复合编码,并将其与叠加平均结合使用,仿真结果证明G-S复合编码技术不仅保证了系统的空间分辨率不变,同时还拓展了传感范围,使得整体性能得到较大提升。