分布式光纤振动传感技术采用光纤作为敏感元件,具有体积小、重量轻、隐蔽性好、敷设成本低以及抗电磁干扰等优势,在煤矿监测、石油勘探等特殊环境中发挥着重要作用。相干探测相位敏感光时域反射仪（Coherent Detection Phase-sensitive Optical Time Domain Reflectometer,相干探测Φ-OTDR）是一种典型的分布式光纤振动传感技术,利用瑞利后向散射光与参考光产生的拍频信号感知并还原外界振动信号,并且具有探测精度高、传感距离长的优势,所以在振动监测领域得到了广泛应用。相干探测Φ-OTDR系统具有偏振敏感性,易发生偏振衰落现象。偏振衰落产生的原因一般有两种,一是由于单模光纤内部结构的不均匀性或者光纤周围存在外界微扰造成光纤中的光发生双折射效应,使得光的偏振态发生随机变化;二是由于在系统相干探测的过程中,信号光和参考光的偏振态失配。偏振衰落会严重影响系统的漏误报率,从而降低系统预警的准确度。因此,抑制偏振衰落对于提高相干探测Φ-OTDR系统的预警准确度具有重要意义。本文在研究相干探测Φ-OTDR系统的基础上,设计了两种适用于该系统的偏振衰落抑制方案。第一种是利用偏振正交脉冲对方案实现了相干探测Φ-OTDR系统的前向分集。第二种是利用偏振分集接收方案实现了相干探测Φ-OTDR系统的后向分集。具体研究内容主要包括以下三个方面:第一、研究了分布式光纤振动传感系统的传感原理与相干探测Φ-OTDR系统的性能参数,包括空间分辨率、传感距离、频响范围和信噪比,讨论了系统偏振衰落的产生机理。第二、通过仿真和实验研究了偏振衰落对相干探测Φ-OTDR系统的影响,并研究了五种可以进行偏振态控制的器件,对比分析得到不同器件适用于不同的探测系统。研究了偏振正交脉冲对抑制偏振衰落的方案,借助时分复用技术,分别采用保偏光开关和延时保偏光纤两种方案将偏振态正交的脉冲信号分时注入传感光纤中,验证了两种分时复用方案抑制偏振衰落的可行性,并分析了两种前向分集方案具有的局限性。第三、研究了偏振分集接收技术抑制偏振衰落的方案。为了避免数据的不连续性,在多路信号聚合过程中,提出了基于瑞利灰度图谱的图像处理算法,用于判断大范围的衰落区。重复性实验结果表明,区域对区域聚合信号的衰落比率小于任一单路数据和点对点求和数据的衰落比率,且信号聚合前后平均衰落比率从6.58%降低到2.10%。该算法不仅实现了定位曲线信噪比为15.83d B的信号解调,而且在振动信号接近衰落区域时,其解调性能优于点对点求和法和点对点比较聚合法。