随着经济和城市化建设的发展,过去30年,中国快速成为全球最大的基建市场,桥梁、隧道、燃气管道等大型结构工程的数量达到了前所未有的规模,这些结构工程在建成服役后也带来了诸多的安全问题。因此如何对大型基础设施进行有效的健康监测具有重要意义。对于桥梁、隧道、油气管道、输电线路等设施的健康监测主要基于应变或温度监测来实现。传统的应变监测和温度监测主要依靠电阻式传感器进行点式测量,此类传感器由于其自身的电学特性极易受到电磁干扰,也容易被环境腐蚀,无法实现长期监测,并且点式测量不能连续获得被监测结构每一个位置处的信息,为工程应用带来困难。相对于电学传统传感器,分布式光纤传感技术具有能够连续测量、强抗电磁干扰能力、耐腐蚀、质量轻、体积小等优点,在分布式光纤传感技术中,基于布里渊光时域反射(BOTDR)的分布式光纤传感技术具有单端测量结构简单、传输距离长、能够同时测量温度和应变等优点可实现工程基础设施的健康状态实时监测。本文在对BOTDR分布式光纤传感技术进行了大量的调研与深入的研究之后,设计了一种适用于工程的BOTDR分布式光纤传感监测系统方案,并进行实验搭建验证其可行性,在实验系统器件选型设计时将脉冲发生器设计为多参数可调的,便于适用于不同场景,并提出了器件模块化的设计思想,便于集成,为后期样机研制奠定了基础,具体研究内容如下:首先,介绍了分布式光纤传感技术的研究现状及国内外学术和产品研究动态,分析了自发布里渊散射和受激布里渊散射的产生机理,重点研究了受激布里渊散射阈值、布里渊频谱特性、布里渊频移与温度应变的关系、布里渊光强度与温度应变的关系以及布里渊散射信号的检测技术。其次,设计BOTDR分布式光纤传感监测系统方案,并在实验室进行系统搭建,介绍该系统中所使用的器件选型原则并对其性能指标进行分析。同时,在平台搭建过程中,通过实验现象对设计方案进行不断的优化以得到更好的传感效果。最终通过实验在频谱仪上观察到了布里渊信号从而验证了方案的可行性。最后,介绍了对实验平台采集得到的自发布里渊频移信号的特点以及信号检测和处理方法。利用MATLAB编程对实验采集得到的时域信号进行希尔伯特包络检波、小波阈值去噪以及L-M算法洛伦兹拟合,获得了沿光纤不同距离处的布里渊谱分布信息。