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光频域反射计(Optical Frequency Domain Reflectometry,OFDR)因其高空间分辨率、高灵敏度、以及高传感精度等优势在结构健康监测等方面得到了广泛的应用。可调谐激光器是OFDR的关键器件,其扫频线性度和扫频范围影响了系统的空间分辨率。可调谐激光器一般都存在非线性扫频现象,导致OFDR的空间分辨率下降,解决这一问题是提高OFDR系统性能的关键。所以本文对补偿激光器的非线性调谐效应进行了研究,以提高系统的空间分辨率。本文具体工作内容如下:首先研究了非均匀傅里叶变换(Non-Uniform Fourier Transform,NUFFT)方法和过零点重采样方法对非线性调谐效应的补偿效果。在NUFFT方法中,非线性的补偿是基于扫频曲线进行重采样,所以无法实现数据采集过程中非线性的实时补偿。实验用60m延迟光纤补偿155m待测光纤中的非线性,实现了0.44mm的空间分辨率;在过零点重采样方法中,待测光纤的长度最多只能达到马赫曾德型辅助干涉仪延迟光纤长度的1/2。实验用200m延迟光纤补偿57m待测光纤中的非线性,实现了0.156mm的空间分辨率。为了解决上述方法存在的问题,提出了一种基于时间尺度因子的非线性调谐效应补偿方法。利用辅助干涉仪过零点确定的时间尺度因子标定并校正所有数据点的位置,然后用校正结果对主干涉仪信号进行一维线性插值重采样。该方法打破了过零点重采样中测量范围受到辅助干涉仪延迟光纤1/2长度的限制;由于是对时域信号进行非线性的逐段补偿,为辅助干涉仪和主干涉仪信号同步采集过程中实现非线性的实时补偿提供了可能。实验中用200m延迟光纤补偿155m待测光纤中的非线性,实现了0.13 mm的空间分辨率。最后,利用声光调制器(Acoustic Optical Modulator,AOM)作频移器,提出一种基于AOM辅助的非线性调谐效应补偿方法,进一步改善了系统的性能。其优势体现在:可以在使用短延迟光纤的情况下得到大的拍频频率;在保证高空间分辨率的前提下,实现了测量长度大于辅助干涉仪延迟光纤的长度。实验中用105m延迟光纤和40MHz的AOM补偿155m的待测光纤,实现了0.3mm的空间分辨率;用200m延迟光纤和40MHz的AOM补偿155m的待测光纤,实现了0.13mm的空间分辨率,且末端杂峰幅度很小。本文进行了OFDR中激光器的非线性调谐效应补偿研究,通过补偿激光器的非线性调谐效应显著提高了系统的空间分辨率,改善了OFDR的性能,所以在分布式光纤传感领域具有广泛的应用前景。