相位敏感光时域反射计(φ-OTDR)将光纤作为传输和传感介质,能监测传感光纤沿线振动事件,可应用于桥梁、隧道和油气输送管道等大型基础设施的长距离健康监测,实时、快速检测出被监测设施发生故障及地点。由于机械故障一般伴随振动的变化,要求检测系统能够对振动进行精确定位并获取振动信号的准确信息从而对故障类型进行辨别。由于受外界环境和系统自身噪声影响,监测系统对复杂振动信号定位的可靠性和精度较低,而瑞利后向散射信号微弱造成系统信噪比较低,进一步导致振动信号重建困难。在深入分析与研究φ-OTDR系统的噪声及相关信号处理方法的基础上,本文提出了一种基于高阶累积量算法的光纤振动信号提取与处理技术,通过待测振动信号的统计特征从背景噪声中获取并处理信号。论文的主要内容如下:1、概述φ-OTDR系统基本工作原理,发展过程与研究现状,讨论并分析该系统在探测外界振动时的机制及关键技术指标,为后续研究信号处理方法奠定基础。2、提出一种基于高阶累积量算法的φ-OTDR系统信号处理技术,深入研究了不同阶数的累积量应用特征,并采用了三阶累积量检测光纤沿线的振动情况;搭建了传感系统,在实验室环境下用压电陶瓷管模拟振动信号,将传感光纤沿线各个位置处的振动情况转化为对应的高阶累积量值,提升系统定位可靠性与振动中心定位精度。实验采用100ns的脉冲光进行探测,结果表明,振动位置的高阶累积量信噪比达到16.7dB,空间分辨率约为5m。3、研究并分析了振动信号的重建方法,对多条采集信号的同一传感位置按采集次序展开并进行相关运算处理,通过迭代法重建振动信号。