布里渊光纤传感器(BOFS)是一种全分布式的光纤传感器。它可以测量光纤沿线任意位置处的温度和应力信息,因此在桥梁、大坝、隧道、海底光缆等大型建筑结构的健康监测中具有其它传感器不能比拟的优势。其中布里渊光时域反射技术(BOTDR)和布里渊光时域分析技术(BOTDA)是基于布里渊散射的分布式光纤传感技术中的两种主流技术,具有传感距离长、结构相对简单的特点。然而,由于受到光纤损耗以及光纤中的非线性效应的限制,使得BOTDR和BOTDA无法同时满足很多应用场合中对测量精度和测量距离的要求,极大的限制了它们在实际工程中的应用。为此,本论文在深入研究布里渊光纤传感器工作原理的基础上,分析了自发布里渊散射和受激布里渊散射信号的特点,提出采用序列探测脉冲光提高系统信噪比的方法,并探讨了脉冲形状和序列长度对系统空间分辨率、频率测量精度和传感距离的影响,同时结合系统探测器性能对解码方法进行了优化,使得传感器可以在空间分辨率不变的前提下增加传感距离和频率探测精度。本文的主要工作如下：1、针对编码脉冲BOTDR和BOTDA系统信号的特点,提出采用二次采样的方法解决由于采样率和脉冲宽度不匹配造成的时域信号失真的问题。使得基于相关运算的编码方式可以无失真的提高传感系统信噪比。2、提出采用编码增益较高的Hadamard序列刘BOTDR探测脉冲光进行调制,提高系统的信噪比。该编码技术降低了BOTDR系统对光源功率和放大器的要求,不仅可以避免自发辐射噪声降低系统性能而且降低了系统的成本。3、针对BOTDA系统中受激布里渊效应造成的信号失真问题,提出对探测脉冲进行调制时采用用归零(RZ)编码方式代替传统的非归零(NRZ)以降低非线性放大对解码处理造成的误差。从理论和实验上比较了两种编码方式对BOTDA空间分辨率,频率分辨率的影响。实验结果表明,采用RZ方式的编码脉冲光可以避免受激布里渊效应对序列脉冲光的非线性放大造成的信号失真。4、提出用归零(RZ)探测脉冲光编码技术结合差分脉冲方法(DPP)同时提高系统的空间分辨率和频率分辨率以及动态范围。使得BOTDA首次在50km长距离上突破了其最高本征空间分辨率(1m)的限制。