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光频域反射技术（Optical Frequency Domain Reflectometry, OFDR)是分布式光纤测量与传感技术中新兴的发展方向。较传统光时域反射方法（Optical TimeDomain Reflectometry, OTDR），OFDR具有信噪比高，空间分辨率高，灵敏度高等特点。但目前现有OFDR方法在测试距离、长距离上空间分辨率和测量传感性能等方面存在较大的不足，限制了其更为广泛的应用。本文从OFDR领域中的几个难点问题入手，包括相位噪声、光源非线性调谐、偏振效应、瑞利散射信息传感机理等，在OFDR分布式光纤测量与传感中提出一系列改进测试距离，长距离上空间分辨率和测量传感性能的新方法，并完成了理论分析，实验验证和系统实施。本文的主要工作如下：（一）从OFDR中的信号模型和相位噪声理论出发，提出了光源动态线宽测定方法和一种测试距离远远大于激光器相干长度的OFDR方法。其利用OFDR信号中的相位噪声项，通过提高激光器调谐速率，仅用相干长度为13.6km的激光器，实现了测量120km的瑞利散射和170km反射率为-14dB的菲涅尔反射，末端菲涅尔反射峰空间分辨率为200m。（二）从光源非线性调谐对OFDR信号的作用机理出发，提出了利用非均匀傅里叶变换和去斜滤波器两种方法对光源非线性调谐效应进行补偿。补偿后反射点空间分辨率较补偿前提高100倍。其中去斜滤波器法可实现80km处反射率为-55dB菲涅尔反射的测量，空间分辨率达1.6m。算法具有较高的运算效率，可实现实时测量。（三）阐述了一种瑞利散射光谱上的偏振寄生边带效应，提出了利用保偏偏振分集探测技术抑制偏振寄生边带效应，实现了50m测试长度上从应变值0.75到225的高精度分布式应变传感。（四）提出了一种基于OFDR瑞利散射信号相关分析的分布式光纤振动传感方法，此方法测试距离达到12km，响应频率达到2kHz，振动点定位精度达到5m，初步解决了两点同时振动的定位和频率测量问题。