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基于布里渊散射的全分布式光纤传感系统能对光纤中的应变和温度进行长距离的连续分布式测量,可应用于大型建筑、公路、隧道、桥梁、大坝、通信光缆、油气管道等的健康状况监测,有着广阔的应用前景,目前已成为国内外传感技术研究的热点。布里渊光时域反射(BOTDR)和布里渊光频域分析(BOTDA)传感技术是基于布里渊散射的全分布式光纤传感技术中的两种主流技术,具有传感距离长、测量精确、灵敏度高的特点。传统的基于单频探测光的布里渊光纤传感技术主要通过在非线性阈值之内提高脉冲光的峰值功率和增加测量的平均次数来提高系统信噪比。但由于受到光纤损耗以及光纤中的非线性效应的限制,BOTDR和BOTDA探测光脉冲的峰值功率不能无限增加。增加平均次数不仅会延长测量时间,而且平均次数超过一定数量后,即使再增加也不会对信噪比有明显的提升。这些限制了传统系统的传感范围及信噪比的提高。本文提出了基于多波长探测光的布里渊光纤传感技术,对此进行了系统的研究,主要开展了如下工作：1、理论和实验研究了多波长光信号在布里渊传感系统中的传输特性,从受激布里渊散射、自相位调制和波长间非线性效应三个方面研究了多波长光信号的非线性效应；从布里渊频移对泵浦波长的依赖性和波长间隔对布里渊频谱的影响研究了多波长光信号的布里渊散射谱；研究了多波长光纤的EDFA放大特性。从而证明了多波长布里渊传感系统的可行性。2、提出了三种基于多波长探测光的布里渊光纤传感系统基本结构,从不同的系统结构出发,分析了三种系统的信号和噪声,并给出了各个系统的理论信噪比提升。3、设计了三波长同时检测的BOTDR系统和损耗型BOTDA系统,并对三波长探测光信号的产生进行了研究。对多波长系统与传统单波长系统进行了对比实验,实验结果表明：多波长系统保持了原有的空间分辨率,并能在相同的传感距离上获得更高的信噪比及测量精度,或者在更长的传感距离上获得同等的测量精度。