光纤传感器有着易于组网和本质安全的优点,现在已被广泛用于各种易燃易爆及危险气体的浓度测量中。本文针对准分布式(特别沿巷道、管道布点)的气体检测需求,提出了一种基于单根光纤传输的准分布式光纤传感器组网方案,建立了相应的光纤传感器网络系统,适用于测量多点大范围的气体浓度检测。首先,本文基于气体分子的吸收光谱理论,提出了一种波长调制光谱(WMS)模型,以确保激光器的输出波长稳定在所需的极窄范围,并计算不同的激光器调制深度对二次谐波强度的影响;同时,完成了可调谐二极管激光器吸收光谱的波长调制模型在准分布式光纤传感器上的分析,并获得了最佳的调制深度。其次,针对传统组网方案中存在的检测光纤距离两倍于检测路径距离及耦合器光功率衰减等问题,提出并建立了基于光时域反射(OTDR)与时分复用(TDM)的气体检测模型,设计了一种基于单根光纤的准分布式光纤光谱吸收型气体传感器网络拓扑结构。根据该网络拓扑结构,分析了环形器、耦合器耦合比的优化以及光信号功率损耗等问题,讨论了理论上最大可测量点数量及最远可测距离,解决了超大范围内的气体浓度检测问题。再者,针对光时域反射分布式检测的要求,提出了一种基于波长调制光谱的二次谐波检测模型以实现多点微弱信号的采集。该模型采用高频调制及谐波检测技术,建立了窄带光源的二次谐波的多点光纤气体传感器检测系统,实现了基于锁定放大的低浓度气体的准确和快速的测量。并且根据调制深度的不同,可以改变分布式系统的传输距离以及增加测量点数量。与此同时,设计了一种二次谐波的归一化处理方法,与仿真结果进行比较,适当的归一化提高了检测精度。该归一化方法适合远距离、低浓度的气体检测。根据上述理论建模分析,以甲烷气体作为研究对象,搭建了准分布式反射型时分复用的光纤传感实验平台,设计了一种多点数据处理的软件算法。进行了光源输出波长的检测、多点气室的衰减测量、波长调制光谱及二次谐波的归一化测量、光谱吸收输入输出测量、光路及器件衰减测量、准分布式网络灵敏度、线性度以及准确度测试等一系列实验。实验结果表明:调制深度的确定、二次谐波的标定、反射气室的设计以及单根光纤准分布式结构满足多点远距离低浓度甲烷气体的检测要求。