随着航空航天、桥梁、土木建筑等领域的快速发展,对分布式光纤传感器的测量精度、灵敏度等性能指标提出了更高的要求,研发更高质量的光纤传感器就显得格外重要。其中,单端结构的分布式光纤传感器由于具有施工方便、可靠性高、当光纤发生断裂时依然能够进行工作等独特优势,得到了国内外学者的广泛关注和研究。本文首先介绍了研究的背景和意义,包括单端结构的BOTDA传感技术的发展、分类,并重点介绍了干涉衰落问题及其降低方法的研究进展与现状。从光纤中布里渊散射特性出发,理论分析了光纤中布里渊频移与光纤所受温度和应变的关系,确立了它们之间的函数表达式。推导并探讨了布里渊散射谱与入射光脉冲宽度大小的关系,为后续的工作奠定了理论基础。针对单端瑞利BOTDA系统中干涉衰落对系统信噪比和测量精度的影响,从瑞利散射的统计分布规律出发,利用MATLAB软件对干涉衰落噪声的产生机理进行了建模分析与仿真,主要研究了光纤折射率分布、探测光频率和光脉冲宽度等参数对干涉衰落波形的影响。仿真结果表明,光纤链路上折射率的分布不均是导致系统产生干涉衰落问题的一个重要因素;增大光脉冲宽度可降低干涉衰落引起的探测曲线的幅度波动,但这是以降低系统空间分辨率为代价的;通过改变光源频率来增加探测曲线样本,从而降低探测曲线的重复性是降低干涉衰落的一个有效方式。基于干涉衰落问题的产生机理及对系统信噪比与测量精度影响,本文提出一种通过对光波相位进行调制的降噪方案—基于QPSK调制的单端BOTDA本地外差检测系统。对QPSK调制降低干涉衰落噪声的原理做了深入的分析,对系统信噪比做了推导,建立了系统模型并通过MATLAB软件进行了仿真分析。结果表明,对传统瑞利BOTDA系统采用QPSK调制技术后,其背向瑞利探测信号的幅度波动明显降低,CRN百分量分别减少1.77%、1.99%、2.32%,有效地降低了布里渊信号中的CRN百分量和功率波动;随着PRBS码阶数的增加,其系统信噪比的增益随之增大,设置PRBS比特长度为11阶(N=2¹¹-1)时,系统信噪比为20.35d B,与未采用QPSK调制技术的单端瑞利BOTDA系统相比,其系统信噪比提高了15.1d B。