长途油气管道具有高温、高压、易燃和易爆的特点,一旦发生泄漏将引发重大安全事故并造成巨大经济损失。近年来,一些偷油盗油、野蛮施工等破坏行为严重威胁到管道的安全。现有的管道安全监测方法仅能在泄漏事故发生后,被动地检测泄漏点,不能避免损失。因此,实现对威胁管道安全的破坏行为的预警,将具有极大的社会效益和经济效益。萨格奈克干涉型分布式光纤传感预警系统因其灵敏度高,探测点无限多,安装、维护方便等优点成为研究的重点,但是要使光纤传感系统能够预警定位实际的管道安全威胁,必须从破坏信号特性入手,建立有针对性的预警系统和解调方法,本文具体研究了以下几个系统关键技术:①为了解破坏行为的特性,从挖掘、钻孔等破坏行为引起的振动信号的产生及传播机理入手,分别构建了破坏行为引起的震源振动模型、地震动波模型以及在纵波(P波)作用下,管道破坏行为的光纤传感模型。从时域和频域测试并分析了典型破坏行为的特性符合理论模型,证明多频率成分的破坏事件将在光纤传感器中感应出相同频率成分的相移,并提出对破坏行为类型的识别方法。②为了提高萨格奈克干涉系统的灵敏度,从光波导的横向耦合理论推导出2×2耦合器和3×3耦合器的特性,得出使用3×3耦合器替代2×2耦合器可以提高系统的灵敏度。③为设计出不依赖于破坏事件频率特性的解调方法,提出基于3×3耦合器的萨格奈克原理的改进型干涉预警系统,添加光纤延迟环,采用脉冲光源,通过比较多重响应的幅度能够探测发生在主环里因外界破坏事件引起的振动所在的位置,提出了准确的定位数学模型,定位方法不依赖于外界作用的频率特性。④搭建实验系统,在总长10Km的传感光纤上,采用相位调制器模拟破坏行为,定位精度小于100m。此结果证明,通过本文对分布式光纤传感预警系统的几个关键技术的研究,设计了一种能实现对长途油气管道安全预警的分布式光纤传感系统,结构合理,定位准确,具有很大的实用价值。