分布式光纤温度传感器是近年来开始研究的新型传感技术，由于它可以获得被测温度场的空间分布状态和随时间变化的信息，因此成为大型结构温度场检测的经济和有效的测量手段。它涉及光、机、电、算等多个学科，技术含量大。论文在前人关于非线性光学、拉曼光谱学以及分布式光纤温度传感器的研究基础上，围绕提高系统的信噪比，建立了较完整的分布式光纤温度传感系统设计的数学模型以及各项参数的确定，为合理的进行系统设计奠定了理论基础。 论文研究内容主要包括以下几个方面： (1)首先论述了分布式光纤温度传感器的国内外研究状况。通过对多种可行技术方案的比较、分析，立足于国内外现有元器件和制造工艺，最终选择基于自发拉曼散射中反斯托克斯与斯托克斯光强比方式的分布式光纤温度传感方案。 (2)给出了自发拉曼散射、受激拉曼散射的定量描述，引入阈值功率的概念。经过定量分析，论证了实际应用中反斯托克斯光与温度相关的特性，为正确应用分布式光纤温度传感系统提供了理论依据。 (3)从分布式光纤温度传感系统的实际设计出发，选取了激光器最佳工作波长，对APD的最佳雪崩增益特性进行分析，得到了使系统信噪比最大的设计结果。 (4)介绍系统设计过程中几个关键问题的解决。 (5)根据所提优化原理确定系统的关键参数，用市场上能提供的元器件，以普通通信光纤作为分布式光纤温度传感器样机的传感介质。测量实验表明，系统的测温上限达到120℃，空间分辨率16.2m，测量时间＜32s，温度分辨率±8℃，测量距离2km。