超短光纤布喇格光栅作为一种弱反射光纤光栅,因具有反射损耗低、反射光谱宽、易于构建大容量复用网络等优良特征在分布式工程检测领域被广泛应用,而各种高速光纤光栅波长解调技术也随着愈发高频的动态信号监测需求而诞生。波长调制特性使其传感结果具有不错的稳定度和准确性,然而随着对工程结构安全质量要求的进一步提高,诸如周界安防检测人为入侵、轨道安全监测等场景,需要对微弱高频振动信号进行捕获分析,而基于波长解调的光纤光栅传感技术难以胜任。光纤相位调制型传感技术在信号的高灵敏度、高速探测方面较光纤光栅波长传感技术有着显著优势,两种技术的融合可弥补各自缺陷,但目前现有的传感系统多采用单一技术,针对这种多参量检测场景的技术融合研究仍较少。本文将超短光纤布喇格光栅同时用作传感器和反射节点,采用双波长脉冲激光器实现基于双波长边缘滤波技术的光栅波长解调,构建光纤马可曾德尔干涉结构完成相邻光栅间传感光纤上光波相位信息的解调,进而同时实现高稳定度的静态传感和高灵敏度的动态传感。主要研究内容如下:(1)研究超短光纤布喇格光栅的形成机理和光谱特征,并推导超短光纤布喇格光栅的温度及应力应变传感模型;研究基于双波长边缘滤波技术的光纤光栅波长解调方法,并对比分析光栅光谱特征和探测波长间距对解调灵敏度的影响;推导光纤相位调制型传感器的温度及应力应变传感模型;基于传感模型对比两种常用的相位解缠绕算法,分析算法的解调动态范围;根据解调技术的特点建立波长-相位同时独立解调模型,并仿真其解调结果。(2)构建基于超短光栅阵列的分布式动静态解调系统,并完成系统的光路及电路设计;建立脉冲信号干涉的数学模型,设计制作准等臂马可曾德尔干涉结构,分析干涉结构臂长误差对解调结果的影响;根据系统对光源线宽的要求,基于中相干度分布式反馈激光器设计交替波长脉冲光源;推导分析系统噪声和频率响应度等性能指标。(3)根据系统原理设计实现系统电路及光路参数的初始化;研究基于光时域反射的光栅寻址方法,并采用窗口寻峰算法对峰值数据进行提取拼接;研究时分复用信号的同时解调和交替插值重构方法,进而设计提出基于光时域反射技术的分布式波长-相位解调算法。(4)采用964个光栅间距2m、栅长1mm、反射率0.004%的全同超短光纤布喇格光栅阵列,搭建分布式动静态实验平台分别对系统的动静态测量性能和动静态串扰进行测试。实验结果表明系统拥有较宽的静态传感测量范围和最高12.5kHz的声波信号探测能力;且在不同温度下,相同幅度振动信号解调结果的标准差仅为2.518nε,解调信号的谐波抑制比相似,系统动静态串扰低,具备良好的动静态信号解调能力。