光频域反射计（OFDR）是一种分布式光纤测量技术。将扫频激光注入光纤链路，对后向瑞利散射光进行频域分析，定位光纤链路上的反射点位置及强度。由于其具有高精度、高空间分辨率等特点，广泛地应用于航空航天、智能结构、材料加工、光学网络监测、生物医学等高精度测量及制造领域。本文阐述了OFDR的基本原理，介绍了提升OFDR系统性能的关键技术研究进展，最后总结了OFDR在不同领域的应用，展望了未来的发展趋势。

三维形貌测量技术中, 解调相位是分析变形条纹图进而获取物体表面信息的关键步骤。相移法是一种非频域分析方法, 需要三幅及以上条纹图, 只适用于静态测量; 而频域分析的相位解调方法, 比如傅里叶变换、窗式傅里叶变换、小波变换以及希尔伯特黄变换, 它们只需要一幅条纹图即可提取相位, 更加易于操作, 自动化程度更高, 适用于动态情况的相位提取。文章介绍了几种相位解调方法的研究现状, 深入分析了频域分析的相位解调方法的基本原理及其对相位的解调效果, 最后总结了频域分析的相位解调方法的特点及对未来的展望。

针对压电陶瓷快速反射镜, 设计了一种基于频域分析的传递函数辨识方法, 可以实现对任意已知传递函数阶次的系统进行扫频和传函拟合, 再基于拟合的压电快反镜传函进行控制器设计、仿真、实物验证, 对设计出的控制器进行验证。闭环性能为控制带宽为600 Hz, 1V阶跃信号调节时间为12 ms, 结果表明控制器性能满足要求。设备运行过程中会受到温漂影响, 因此利用温度、光学偏转角和控制电压之间的关系进行温度补偿, 实验结果表明温度补偿功能的温漂抑制效果达90%, 极大提高了系统控制精度。

布里渊光频域分析（Brillouin Optical Frequency Domain Analysis, BOFDA）技术是分布式光纤传感技术的一种。回顾了BOFDA的发展历史，介绍了 BOFDA的最新应用进展情况，并提出了基于BOFDA测量桥梁挠度的新方法。通过光纤布设研究提出在桥梁底面采用全面粘贴的方式布设光纤，并分析了光纤应变表征桥梁挠度的理论，最后进行了基于BOFDA的室内桥梁模型测量试验研究。试验结果表明，百分表实测桥梁模型的挠度与桥梁模型上分级集中荷载及模型下表面的光纤应变变化均成正比例关系；BOFDA光纤应变可以标定桥梁模型变形范围，且光纤应变表征的桥梁模型挠度和百分表实测挠度值基本一致。因此，采用BOFDA技术进行桥梁挠度测量是可行的。

为解决表面光散射法在临界振荡区测量偏差较大的问题，探索该方法应用于全黏度牛顿流体黏度测量的途径。修正表面光散射小角度仪器加宽效应，考虑气液界面表面波在近临界振荡区体相耗散效应，建立可以精确刻画牛顿流体全黏度范围的表面波频域色散方程，利用离散快速傅里叶变换将获得的时域相关数据转化为频域数据，并开发了多元频域拟合算法，以确保在任意黏度范围可以精确获得其黏度和表面张力值，并能给出统计学意义的不确定度。本研究提供了一种绝对的、全黏度范围牛顿流体黏度测量的表面光散射理论、方法和系统。

匹配层材料及结构对于提高阵列式换能器的带宽、灵敏度及轴向分辨率有重要作用。为了探究不同匹配层材料对阵列式换能器性能的影响，该文通过有限元法模拟了包括高分子材料、0-3复合材料及镁合金等多种匹配层材料的阵列式换能器，综合比较了各自的频域特性及时域特性。仿真结果表明，使用AZ31B镁合金作为第一匹配层、Epo-Tek 301环氧树脂作为第二匹配层的阵列式换能器模型具有最佳的综合性能，从而为高性能阵列式压电超声换能器的开发、研究提供了新的匹配层设计参考方案。

针对微机电系统(MEMS)矢量水听器灵敏度低的问题, 该文主要采用有限元频域分析法对一种新型结构的MEMS压电式矢量水听器进行了仿真与结构优化。对于一种新型具有U形槽悬臂梁结构的加速度灵敏度随压电层厚度或频率的变化进行了研究, 优化了结构参数, 提高了灵敏度。结果表明, 当硅梁厚为16 μm, 压电层厚为硅梁的51%时, 可使结构的加速度灵敏度达最大。与单臂悬臂梁结构相比, 双U形槽结构的加速度灵敏度及相应的矢量水听器灵敏度提高了11 dB。

为监测埋地管道因地质不稳定产生的弯曲变形情况，提出了一种基于布里渊光频域分析(BOFDA)技术的聚乙烯(PE)管道微弯检测方法。将玻璃纤维基带应变光缆沿管壁胶粘敷设，使光纤与管道协同变形，通过布里渊频移量计算得到光纤应力变化值，并采用共轭梁重构算法反演管道弯曲扰度。实验结果表明：该方法能够很好地分辨和测量管道弯曲的方向和位移量，误差小于0.4 cm，提升了管道的数字化安全监测和预警水平。

时间抖动是衡量光频梳、低相噪激光器、微波光子雷达等低噪系统性能的核心参数, 其精确测量已成为一项重要工作。传统的直接探测法受限于微波振荡器的本地噪声或光电探测器的噪声, 测量精度较低, 在实际应用中无法实现对极低时间抖动参数的高精度测量; 光外差、光学互相关等光学测量方法存在着系统复杂的缺点, 并且对参考源和被测源的要求较高。为了测量阿秒级别的时间抖动, 本文研究了一种高精度、无参考源的时间抖动测量方法, 该方法主要基于长光纤延迟线和光载波干涉技术实现对时间抖动的超高精度测量, 在满足较高测量精度的前提下无需两个相似待测源, 极大降低了测量系统的复杂程度。然后, 优化了测量系统结构, 解释了光纤延迟线体系中伪像峰机理, 并提出了二次差频梳齿模型。系统仿真测得100 MHz重频激光器在其100次谐波点10 GHz处、频偏10 MHz时的噪声基底为3.29×10-13 fs2/Hz(等同于-211 dBc/Hz), 从10 kHz到10 MHz总的均方根时间抖动为535 as。实验结果表明, 此方法在超低时间抖动测量方面具有明显优势, 作为一种便捷、高效的时间抖动测量方法, 可以应用于被动锁模激光器、光频梳、超连续谱等不同待测源。