相位光时域反射仪（Φ-OTDR）以其高灵敏度特性在分布式监测领域得到了广泛的关注。近十年来,越来越多的研究者投入到如何利用相位光时域反射仪的相位信息检测外界扰动事件的研究中。相位光时域反射仪的相位信息通常包含在具有不同干涉图样的散射信号中。为了获得相位,先后出现了参考光相干探测、双脉冲干涉、干涉仪干涉等多种干涉检测方案。与此同时,也出现了三端口解调、希尔伯特变换和正交解调等多种解调方式。这些研究极大地推动了相位光时域反射仪定量测量技术的发展。但是,相位光时域反射仪的定量测量技术还存在较多的问题。这些问题包括:不能真正地反应相位光时域反射仪的统计相位和外界扰动量之间的关系,更难以表达相位的空间分布;未全面考虑激光频率漂移等噪声导致的相位信号波形失真;相位光时域反射仪解得的初始相位落在[-p p]的范围内,相位解缠绕将面对相邻相位绝对差值不大于p的限制条件。为此,本文基于相干探测方式的相位光时域反射仪进行了以下四个方面的研究:1.将光纤上外界扰动事件引起的弹性形变和弹光效应统一等效为折射率的变化,并且基于光时域反射仪的一维脉冲响应模型建立了相位光时域反射仪定量测量的数学模型。在此基础上,证明了激光频率低漂移的条件下静态区的相位变化在光纤长度方向具有线性特征。2.引入数据拟合的方法获得任意脉冲时刻的相位变化和光纤长度的比例关系曲线,有效抑制了参考光的相位噪声、偏振衰落、干涉衰落、采集误差等各种因素引起的噪声对测量结果的影响。同时,指出了当曲线斜率很小时,拟合曲线在扰动事件起点处的相位变化能够很好地代表外界扰动信息,最大程度地降低了不同的频率漂移量引起的不同位置的相位变化表现出的失真对解调结果的影响。3.将光纤上任意点的相位变化和后端参考点的相位变化做相关计算,得到的相关系数跳变的次数反应了作用于光纤上事件的个数。相位变化的幅度随着光脉冲和事件区域重叠程度的增加而增大,但是相关系数跳变的时间相对于相位变化的稳定时间提前了。基于此,在既有系统中实现了半脉冲宽度内两个事件的分辨,即突破了传统的空间分辨率极限的限制。4.采用双频光的方案解决相位解缠绕算法极限条件限制的问题。通过分析表明对于交替的双频光序列,经正确解缠绕得到的相位变化整体上会沿着光纤长度方向呈现出规律性,反之是杂乱无章的。基于这个特征,利用辅助探测脉冲光实现了相位解缠绕算法极限条件的突破;同时,利用静态相位进行参考的方法也成功解决了相位解缠绕算法极限条件限制的问题。