光纤光栅传感器目前因具备快速实时监控、制作成本低、易于实现大容量等诸多优良特性而被广泛应用在众多工程领域。但是由于应用场景的不断延伸,对系统在更长距离监控、更密集的空间分布、更大的复用容量及更低的使用成本等方面有了更高的要求。本文基于时分、波分复用的光纤光栅解调系统,提出分段解调的思想,将数十个光栅作为一个整体,分段光谱为数十个密集光栅反射光谱的叠加,通过分段光谱的变化解调环境变化。研究适用于分段光谱的长波长边沿检测算法,实现超长距离的密集间距光栅阵列的快速、准确、实时的解调。论文的主要研究内容如下:(1)理论上推导光纤光栅的传感原理并分析其数学模型。考虑到瑞利散射、多径反射及不同的反射率等对全同弱光栅阵列复用量的具体影响,通过设置光栅中心波长和间距在微小范围内随机变化,降低传输损耗、抑制光栅间多重反射与串扰,结合分段思想分析大容量密集型光纤光栅传感分段解调的可行性。(2)对密集光栅分段解调的分段光谱模型进行推导和仿真,研究密集光栅分段光谱的温度变化特性。通过分段思想设计分段光谱的解调方法,根据不同情况分段光谱温度变化的特征研究一种新的适用于分段光谱的长波长边沿检测算法解调波长和温度。(3)设计基于时分、波分复用的分段大容量密集型光纤光栅解调系统的光路和电路。采用带宽100pm的可调谐窄带激光器减少密集光栅间的干涉影响,低噪声高灵敏度光电转换电路为系统提供有效的平稳多级放大效果,同时采用高速高精度AD采样电路实现对系统中的弱反射光强进行采样。(4)研究系统性能优化的方法,设计全面的密集型光纤光栅分段解调光谱实验,验证系统的准确性与稳定性,证明系统能够实现对10km长距离光纤光栅任意位置的10cm间隔的密集型光栅进行准确解调。(5)对系统进行实际应用测试,验证系统能够达到厘米级的温度感知,米级的空间定位以及公里级的监测范围,在火灾早期预警、快速报警方向具备难以比拟的应用优势。