提出了一种基于多阶时域差分重构相关法的拉曼分布式光纤传感技术。该方案利用混沌信号、放大自发辐射（ASE）信号和噪声信号代替传统脉冲激光作为传感信号，基于多阶时域差分重构方法重构拉曼反斯托克斯散射信号，以此剥离出各个传感光纤位置点携带探测信号时序随机起伏特征的光强信息。最后基于相关压缩解调方法，揭示了拉曼散射温度调制光场空间位置与探测信号的相关特性。从理论上将时域差分重构方法推广至任意阶数，分析了差分阶数对传感系统信噪比的影响，并分析了面向混沌拉曼分布式光纤传感技术的最优差分阶数。研究了混沌信号、噪声信号、ASE信号这三种信号作为探测信号时拉曼传感系统的数值模拟情况，结果证明了拉曼光纤传感领域混沌信号在动态范围与信噪比方面具有显著优势，为长传感距离、高空间分辨率和高信噪比拉曼分布式光纤传感技术提供了新的研究思路。

研究了弯曲损耗对分布式光纤拉曼测温解调的影响，从理论上分析了单路解调算法和双路解调算法的解调原理，并通过实验验证了两种解调算法对存在多处弯曲损耗光纤的温度解调可行性。实验结果表明，两种解调算法均可适用于已发生弯曲损耗光纤的温度解调，但对于发生弯曲损耗位置附近的光纤，单路解调算法的准确度和波动性优于双路解调算法。

针对分布式光纤拉曼测温系统传统的温度解调算法进行了优化, 提出了补偿光纤色散以及光纤损耗两种算法。通过重合处理补偿因反斯托克斯光与斯托克斯光信号的衰减速度不同而造成的温度解调误差; 通过色散补偿算法对斯托克斯散射信号的位置进行修正, 弥补因两束光的传播速度不同造成的测量误差, 提高了系统的测温精度和定位精度。

提出了一种利用喇曼散射原理的光纤分布式测温系统中基于迭代的高准确度温度解调算法.针对于常规的反斯托克斯斯托克斯双光路比值的温度解调算法, 该迭代算法进一步校正了光纤中双光路衰减系数差对温度敏感带来的温度测量误差, 尤其适用于中距离且温度场复杂的测温环境, 实现了高准确度的温度测量.通过理论分析确定了该迭代法的迭代格式, 测量了相应的光纤参量, 并在传感样机上编写相应的代码通过实验予以验证, 在0~90℃温度范围, 5 km测量长度输出的测温曲线符合预期的测温效果.

为了消除掺铒光纤放大器的放大自发辐射噪声对分布式光纤温度传感器测温精度的影响，采用精确的修正公式进行温度解调是一种有效手段。通过分析掺铒光纤放大器的放大自发辐射噪声对系统产生的影响，并将计算的中间结果代入理论公式获得了修正后的温度解调公式。实验中分别采用理论公式和修正公式对温度进行分布式测量并获得了实验数据。结果表明，修正后的温度解调公式有效补偿了掺铒光纤放大器噪声引起的误差，并显著提高了系统的信噪比和测温精度；修正公式可将系统的整体测温精度提高到1℃~2℃；此外，实验中观察到多模光纤中喇曼背向自发散射同样会出现放大现象，这与单模光纤中的情形类似，且放大喇曼自发散射依然具有理想的温度效应。

温度标定是分布式光纤喇曼测温系统重要组成部分.本文设计了一种基于半导体制冷模块的多温度参考标定装置，采用了新颖的动态多段光纤温度标定方法，并通过实验验证了该标定方案的可行性与准确性.结果表明,随着外界环境温度的变化，传感光纤所处任一处的温度都能够精确解调,其温度解调结果更加准确，测量误差小于1 ℃.系统性能更加稳定，更能够适应复杂的环境变化.