使用人工巡逻、摄像头监视等传统方法对油气管道进行监测,会导致监测成本高、监测效率低,并且不能保证监测的实时性。近些年来,分布式光纤传感在上述领域的应用引起了广泛关注。目前分布式光纤传感的主流技术是采用相位敏感型光时域反射仪,基于Sagnac效应的分布式光纤传感研究相对较少,但是Sagnac分布式光纤传感具有系统简单、成本低、响应频率高、性能稳定等优势。因此,本文对基于时延估计的直线型Sagnac光纤振动定位系统进行研究。在实际监测中,为了对外界入侵事件的危害性进行判断,不仅要对外界振动信号进行定位,还需要判断振动事件的类型。因此本文在对外界振动进行定位的基础上,还研究了振动事件模式识别的方法。本文主要研究内容如下:1、分析了光纤传感技术特别是Sagnac光纤传感技术的国内外研究现状。介绍了陷波频率与互相关定位方法,考虑到基于陷波频率定位方法需要待测信号具有比较宽的频带宽度,选择基于时延估计的定位方法。2、分析了光纤传感中的相位调制原理,在对环形Sagnac光纤传感系统和直线型Sagnac光纤传感系统的振动传感原理进行分析后,选择直线型Sagnac光纤传感系统。对基于3×3耦合器的直线型Sagnac光纤传感系统的相位解调原理进行了分析,并对相位解调进行了仿真验证。3、构建了基于时延估计的直线型Sagnac光纤振动定位系统。首先介绍了该系统的光路结构,然后对基于时延估计的定位方法进行了理论分析和仿真,结果表明该方法可以实现振动定位。4、设计了基于现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array,FPGA）的数据采集、相位解调与传输系统。用FPGA控制数模转换器实现了干涉光信号的采集。在FPGA中设计了3×3耦合器相位解调模块,实现了相位硬件解调。基于Lab VIEW上位机系统对FPGA传输的相位差数据进行接收,使用MATLAB脚本对两路相位差信号进行预处理和互相关定位。5、搭建了基于时延估计的直线型Sagnac光纤振动定位系统。通过使用木棒敲击传感光纤的方法在50km的传感距离上进行一点振动和两点振动定位实验,当距离传感光纤末端10km处有一点振动时,定位结果为10073.56m,误差为73.56m;当距离传感光纤末端10km和40km各有一点振动时,定位结果为10339.19m和39742.54m。对系统进行单点振动定位稳定性测试,定位误差不超过130m,平均定位误差为77.20m。6、研究了振动事件模式识别方法。采用二维卷积神经网络对拍打光纤、摇晃光纤、切割光纤和无振动四种事件进行模式识别,识别准确率达到98.34%。本文构建的基于时延估计的直线型Sagnac光纤振动定位系统结构简单、成本低、稳定性强,可以实现对外界振动事件的定位,在油气管道的监测中有很强的实用价值。将该系统采集到的相位差信号进行预处理后,利用模式识别方法实现对振动事件的分类,进而对外界入侵事件的危害性进行初步判断,这对油气管道的监测有很重要的意义。