分布式光纤传感技术不仅具有抗辐射、抗电磁干扰、稳定性好等常规光纤传感技术的优点，而且具有可利用普通通信光纤进行分布式监测等特点，在工程结构的安全监测中得到越来越多的应用。其中，基于自发布里渊散射的分布式光纤传感技术由于具有大的监测范围、单端测量、高的测量精度及可测量光纤上任意位置处的应变、温度和损耗等信息的特性，在全世界范围内引起了广泛的关注。本论文在分析布里渊分布式光纤传感技术的基础上，研究自发布里渊散射分布式光纤传感技术中的非线性效应对动态范围的影响、应变与温度交叉敏感问题和动态应变测量特性，并将该技术成功地应用于海缆故障点精确定位、光缆高低温试验与海缆敷设工程监测。本文主要工作如下： 1．研究光纤中非线性效应对前置光放大自发布里渊散射分布式光纤传感系统动态范围的影响。依据自发布里渊散射分布式光纤传感技术的特性，提出一种新的受激布里渊散射阈值定义，从理论和实验上研究连续光和脉冲光的受激布里渊散射阈值。分析拉曼散射阈值功率与脉冲宽度的关系，以及自相位调制和调制不稳定性导致的频谱展宽对系统的影响。并讨论影响自发布里渊散射分布式光纤传感技术动态范围的因素，给出不同脉冲宽度条件下的动态范围。 2．在应变和温度交叉敏感问题的研究中，提出一种基于大有效面积非零色散位移光纤(LEAF)的交叉敏感问题的解决方法。研究LEAF的布里渊散射谱特性，观察到LEAF的布里渊散射谱有三个峰，各峰的布里渊频移都随应变和温度的增加而线性增加。其中峰1与峰3的布里渊峰值功率的差值与应变成正比，与温度无关。基于LEAF的布里渊散射谱与应变和温度的关系，提出了一种新的解决交叉敏感问题的方法，获得约130uε的应变测量精度和8℃的温度测量精度。 3．研究自发布里渊分布式光纤传感技术的动态应变测量特性，提出一种测量动态应变的单频扫描法。分析频率扫频间隔、平均次数等参数与测量时间和频移测量精度的关系，从测量时间的角度优化参数设置。所提出的单频扫描法，将应变测量的时间减少为原来几十分之一，实验验证了该方法的可行性，实现秒量级动态应变的测量。 4．将自发布里渊散射分布式光纤传感技术应用于海缆故障点精确定位、光缆高低温试验和海缆敷设监测。提出一种基于自发布里渊散射分布式光纤传感技术的光缆故障点精确定位方法，研究自发布里渊散射分布式光纤传感技术对空间分辨率内事件的测量特性，在实际工程中于60公里的海缆上分别获得1.5米和5米的定位精度。探讨自发布里渊散射分布式光纤传感技术在光缆高低温实验中的应用，利用该技术可以克服目前光缆温度性能检测方式上存在的不足，实现对光缆温度性能全面、准确的评估。研究自发布里渊散射分布式光纤传感技术在海缆敷设中的应用，实现对海缆敷设过程的监测和敷设质量的评估。