布里渊光时域分析技术(BOTDA, Brillouin optical time domain analyzer)是一项理论性与实用性很强的新技术,具有接收信号强、测量精度高、动态范围大和实现方便等特点。目前,研制开发高性能且经济实用的BOTDA分布式光纤温度/应变传感系统仍然存在检测时间长、系统成本高、温度应变交叉敏感等问题。其中,空间分辨率与传感距离、检测时间的矛盾尤为突出,也是论文根据实际需求,以中等距离系统为设计目标的主要原因。以上问题的解决,对于光纤分布式传感系统应用于智能电网、交通基础设施建设以及物联网构建中具有重要的参考价值和实际意义。论文在全面对比、分析现有基于布里渊散射的分布式光纤传感技术基础上,针对单光源中等检测距离的分布式系统进行设计,运用稳态条件下的受激布里渊散射耦合理论模型,理论计算并获得了温度、应力和脉冲宽度/功率对布里渊增益谱(BGS,Brillouin gain spectrum)强度、线宽和中心频率的影响；运用单端布里渊阈值检测系统,对长飞光纤光缆公司生产的标准通信单模光纤G.652的单端入射受激布里渊散射阈值进行了理论计算与实验测定,从而完成了系统的初步参数设计。基于以上理论与实验结果,设计并搭建了基于单光源,应用目标为中等距离(20-50km)和空间分辨率为10m的BOTDA分布式传感系统。系统分为光发射与传输子系统、光脉冲调制与光频率调制子系统、光接收与采集子系统三大模块。首先实现了基于单光源的布里渊光时域分析的温度测量,并通过分析得到布里渊中心频率的温度灵敏度为1.2MHz/℃；在温度实验基础上,结合理论仿真,深入分析光源的输出光谱特性、各子系统性能参数和所用光纤的布里渊频移温度系数,以及各参数对系统的空间分辨率和动态范围的影响；在明确系统分辨率、检测距离和信噪比等参数的前提下,进一步完成了对应力的分布式检测。针对大量实验数据所反映出的检测距离、频率扫描范围与步长、系统检测时间与信噪比的矛盾,理论分析了噪声对系统检测精度的影响,并重点针对布里渊散射信号的特点对比叠加平均和小波分析两种去噪方式,实验结果表明两种方式的合理搭配使用能很好的减少系统测量时间。论文所设计和搭建的实验系统,以中等距离和空间分辨率为目标,实验实现了22.5km传感距离,10m空间分辨率下对温度和应力的分布式检测。论文工作是实验室下一步实用化BOTDA系统研究的基础。