相位敏感光时域反射技术(Φ-OTDR)由于其灵敏度高、系统结构简单稳定、可实现分布式测量等优点,成为了光纤传感领域的一项重要技术。Φ-OTDR系统主要的研究重点在于相位解调技术的研究,现阶段Φ-OTDR相位解调主要通过扫频、脉冲啁啾化、相干探测结合算法等方式实现,而这些方式面临着测量响应范围小、空间分辨率较差或增加系统复杂化等缺点。为了满足科研及生产生活中的传感需求,研究一种简化的、可靠的用于高分辨率的动态分布式测量Φ-OTDR系统是十分有意义的。本文提出一种多频Φ-OTDR技术,该技术基于频率补偿原理,利用多个频率的探测脉冲光进行探测,通过选取适当的频率对,实现对温度变化速率进行测量。该方法具有动态测量范围大、不受衰落噪声干扰、所需器件带宽低等优点。本文的主要研究工作如下:(1)建立了多频Φ-OTDR方案的仿真模型,以此进行了仿真研究。首先仿真分析了温度变化速率与双频脉冲散射波形间延迟的关系,进而研究了帧差(反映时间延迟)与测量误差之间的关系,确定了多频Φ-OTDR技术频率选取依据:当帧差在30-50范围内时测量结果较为准确。(2)开展进行了双频Φ-OTDR的温度传感实验研究,以200 MHz的声光调制实现了温度变化范围为80℃-55.4℃的动态温度信号的实时监测,方案可正确测量温度变化的符号,结果与热电偶实测的温度变化情况相吻合。(3)在双频实验基础上,开展了多频Φ-OTDR实验。采用频差为3 MHz、4MHz、8 MHz和16 MHz的几对脉冲对温度变化进行监测。研究结果表明,当选取帧差为40左右对应的脉冲对进行计算测量误差最小,证实了仿真研究得出的频率选取依据的正确性。