基于光纤中的瑞利、布里渊、拉曼等散射效应以及弱反射阵列的分布式光纤传感（DOFS）能够对光纤损耗、温度、应变、振动、声音等多种参量实现长距离、高空间分辨率的实时监测，受到了越来越多的关注，具有非常广阔的应用。在DOFS中使用编码脉冲序列增加DOFS的信号能量，是提高传感性能的一个重要技术途径。因此，编码技术的应用一直是DOFS研究的一个重要领域。综述了DOFS中编码技术的研究进展，阐述了编码技术提高传感性能的技术原理，归纳了不同编码方案的设计和实现方法，分析了不同类型DOFS的技术特征及其相应的编码技术应用方法。最后，对DOFS中的编码技术的发展进行了展望。

城市燃气在管道运输过程中存在很大的安全隐患, 一旦发生危险, 后果不堪设想, 燃气管道泄漏的监测与定位意义重大。为解决目前大部分管道泄漏检测与定位方法存在的易受环境干扰、精度低、适用范围窄、计算难度较高等问题, 提出了一种基于时延估计的光栅阵列(wFBG)管道泄漏检测与定位方法, 该方法通过光栅阵列技术采集振动信号, 根据采集到的泄漏振动信号时域、频域上的特征, 首先通过基于短时能量分析的方法检测管道是否泄漏, 然后对满足要求的信号片段进行峰值间多项式拟合获取泄漏信息到达的时刻, 最后根据时间差定位泄漏点。实验结果表明, 该方法能有效检测泄漏, 并且在测量距离为40 m的情况下, 定位误差在1 m左右。

海洋温度监测对于研究和保护海洋生态环境具有重要价值, 在防止海洋自然灾害的发生方面有着极重要的实际意义。传统的电传感器远距离供电难, 且难以满足大规模传感网络的复用需求。基于弱光纤光栅阵列的干涉式传感系统平台, 提出了运用相位生成载波(Phase Generated Carrier, PGC)算法解调温度信号的干涉式高精度温度传感方法。在26.00~30.00 ℃的范围内连续升温测量, 温度相位灵敏度为1 132.6 rad/℃, 皮尔逊平方相关系数R2为0.999 3, 理论上温度灵敏度可以达到0.000 1 ℃。结果表明, 将常规用来解调动态信号的方法应用到温度这种准静态信号的解调中, 能实现高灵敏度探测, 在海洋温度监测应用中有较好的应用潜力。

传统基于频域-时域变换的微波光子解调技术应用于光纤布拉格光栅（FBG）传感网络时，为精确解调每一个FBG峰值，须确保对应时域响应信号不发生叠加，这对传感网络中FBG的空间间隔和波长间隔提出了严格要求，限制了微波光子解调技术的应用范围。针对存在的问题，将一种有效的元启发式算法，即算术优化算法（AOA），引入到基于频域-时域变换的微波光子解调技术中，实现了在时域信号叠加下对FBG的精确解调。实验构建了包含6个FBG的传感网络，通过对某一FBG施加轴向应变，验证了在时域信号部分叠加和完全叠加下AOA对FBG峰值解调的可行性。此外，与其他6种元启发式算法进行对比分析，验证了AOA在解调精度、解调速度与收敛效率等方面的性能优势。AOA提升了微波光子解调技术面向密集光纤布拉格光栅传感网络的解调能力。

高精度温度传感器在地球物理、海洋科学、石油化工等领域具有广泛应用。针对传统光纤光栅温度传感器分辨率较低的问题，提出一种基于光纤光栅的高精度多点复用温度传感系统，该系统采用封装好的不同中心波长的π相移光纤光栅作为温度敏感单元，以扫频激光器和波分复用技术检测各光纤光栅谐振波长，并引入氰化氢标准气体吸收室作为波长参考，用非平衡马赫-曾德尔干涉仪补偿光源扫频过程中的非线性，以提升波长测量精度。实验实现了对10个温度传感探头的同时探测，温度分辨率达到10^-4 ℃水平，测量范围达到0~100 ℃。该光纤光栅温度传感系统在高精度温度测量领域具有广阔的应用前景。

提出了一种耐高温光纤布拉格光栅阵列（FBGA）的制备方法。通过在拉丝塔上以聚酰亚胺作为涂层材料，利用相位掩模版技术和单脉冲在线刻写光栅，经过多次涂敷、烘干以及最后酰亚胺化，成功得到涂层直径为145~150 μm，中心波长范围为（1551.35±0.1）nm，反射率为0.06%，传输损耗为1.601 dB/km@1550 nm的聚酰亚胺涂层光纤布拉格光栅阵列（PI-FBGA）。然后对PI-FBGA的热稳定性和可靠性进行研究，结果表明，在线制备的PI-FBGA具有良好的热稳定性及可靠性，能够在300 ℃以下长期使用，300~400 ℃可短期使用。该传感光纤的成功制备扩大了常规在线弱光栅阵列的应用范围，在石油化工、环境监测、航空航天等领域具有广阔的应用前景。

针对传统基于频域-时域变换的微波光子滤波解调技术应用于多点或准分布式传感系统时解调精度受限于射频（RF）响应测量带宽的问题，借助频谱细化算法选带快速傅里叶变换（Zoom-FFT）的思想，推导出时域细化表达式，有效解决了RF响应测量带宽、解调速率和解调精度三者之间相互制约的问题。相比于直接和补零离散傅里叶逆变换，在相同时域分辨率下，所提算法能大大降低对RF响应测量带宽的要求和频域-时域转换时的计算量，同时可有效提升解调速率。在验证性实验中，构建了包含5个光纤布拉格光栅（FBG）的多点传感系统，测试结果表明：在相同时域分辨率下，所提算法所需的计算点数减少为补零算法的1/200，运算时间降低为补零算法的10/145；对于给定的5 GHz扫频带宽，当采样点数大于1000点时即可实现亚皮秒级的时域分辨率，对应的FBG的波长解调精度为皮米量级。

储罐在覆土情况下, 可能会因土壤压力导致罐体变形从而产生泄漏, 故采取可靠的罐体泄漏在线监测技术, 在确保储罐生产安全中显得尤为重要。为解决目前储罐泄漏安全监测存在的定位精度低、响应速度慢、监测范围小等问题, 文章采用弱反射型布拉格光栅阵列(FBG)双波长波分/时分混合复用组网技术实现对覆土储罐表面温度全时、全域在线监测。FBG阵列测温精度为±1℃, 传感器空间分辨率为1m, 经过对覆土储罐两个月的数据监测和高压充水实验, 分别验证了传感器在覆土情况下的长期稳定性和可靠性。结果表明, 将FBG应用到储罐监测中, 将有效提高储罐的生产安全性, 具有较大的推广应用价值。