分布式光纤传感技术是一种以光纤同时作为传输媒介和敏感元件的新型传感技术,与传统的传感器相比,具有诸多突出的优点,比如重量轻、抗电磁干扰能力强以及能够进行全分布式传感等。相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)是光纤传感器中的后起之秀,除了具备一般光纤传感器的优点外,还兼具灵敏度高,响应速度快的特点,适用于微弱扰动测量、动态测量,已经在许多重要场合得到了应用。然而,Φ-OTDR仍然存在着一些不足之处:首先,Φ-OTDR利用光纤中的背向瑞利散射作为信号光进行传感,但此信号非常微弱,在直接探测的结构下,需要使用具有极高增益的雪崩光电探测器才能够检测到。在很多情况下,信号处理过程中需要使用数字平均等方法来提升信噪比,但是在对信号作平均处理后,系统的最高频率响应会随之降低。其次,Φ-OTDR曲线上每个位置的功率与施加在其上的应变不存在一一对应的关系,从功率信号难以直接得到光纤上的应变情况。针对传统的Φ-OTDR系统中有效信号较弱,振动高频响应受信号信噪比限制的问题,本文提出了融合极弱反射光栅的双脉冲Φ-OTDR系统。本系统中,将反射率相等的极弱反射光栅阵列以等间距写入传感光纤,用以产生功率较高而且稳定的反射信号来代替光纤中的瑞利散射,从而获取较高的信噪比,提升信号质量。在测量方案上,改用双脉冲作为探测脉冲,控制双脉冲的间距使前后脉冲在相邻的两个光栅处的反射光向回传输的同时恰好能够叠加干涉,这样便可以实现分布式传感。由于系统本身具有较高的信噪比,所以可以不通过数字平均等处理方法而直接使用原始信号进行扰动判断,最高频率响应可以接近由光纤长度限制的极限。双脉冲Φ-OTDR系统可以实现扰动的定位以及扰动频率的测量,但无法直接恢复出扰动的幅度等信息,并且功率信号容易出现倍频,直接从频谱来看,无法区分其是否为扰动信号本身的特性。针对双脉冲Φ-OTDR系统只能实现定性测量的问题,本文后续对系统进行了改进,加入了本地参考光将探测方式改为相干探测。由于探测脉冲为双脉冲,可以直接通过功率信号对扰动进行定位,使后期的数据处理量大幅缩减。实验中对多种形式的振动信号进行了测试,结果表明本方法都能够精确地将振动信号恢复,在最后,使用二次作差的方式,消除了激光器频率漂移对信号造成的不利影响,实现了低频振动的测量。