研究目的
提出并演示一种具有多空间分辨率（MSR）分析的相位敏感光时域反射计（Φ-OTDR）传感系统，通过揭示空间分辨率、信噪比与振动区域长度之间的关系来优化系统性能。
研究成果
理论和实验结果证实，当空间分辨率与振动区域长度相匹配时可获得最佳信噪比?；谄捣指从茫‵DM）提出的多空间分辨率（MSR）方案能优化Φ-OTDR系统性能，可在单次测量中无频率范围损失地同步恢复不同长度的振动事件并实现最优信噪比。未来工作应聚焦于实际应用中的自适应空间分辨率调整。
研究不足
所分析的振动为持续单频信号，实验中振动区域长度恰好等于采样率（SR），但在实际非单频信号及振动长度不可预测的情况下可能不成立。背景噪声源（如建筑振动、机械运转）会影响结果，且在极强噪声下数字组合方法可能无法提升信噪比（SNR）。该系统需要对采样率进行精确控制与调节，操作较为复杂。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用理论分析与实验验证相结合的方法。通过建立模型描述空间分辨率（SR）、信噪比（SNR）与振动区域长度之间的定性关系。实施基于三脉冲频分复用（FDM）的多空间分辨率监测（MSR）方案，实现单次测量中的多空间分辨率分析。
2：样本选择与数据来源：
使用1.62公里传感光纤，在不同位置安装三个压电换能器（PZT）以产生20米、30米和40米长度的振动。施加1kHz纯正弦波驱动信号。
3：62公里传感光纤，在不同位置安装三个压电换能器（PZT）以产生20米、30米和40米长度的振动。施加1kHz纯正弦波驱动信号。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：窄线宽激光器（3.7kHz线宽，1550.12nm中心波长）、3×3光耦合器（OC1）、三个频率偏移量分别为40MHz、80MHz和150MHz的声光调制器（AOM1、AOM2、AOM3）、脉冲发生器、光耦合器（OC2）、掺铒光纤放大器（EDFA）、光学滤波器（0.8nm带宽）、环形器、光电探测器（PD，200MHz）、采样率1GSa/s的数据采集（DAQ）系统以及用于振动产生的PZT。
4：7kHz线宽，12nm中心波长）、3×3光耦合器（OC1）、三个频率偏移量分别为40MHz、80MHz和150MHz的声光调制器（AOMAOMAOM3）、脉冲发生器、光耦合器（OC2）、掺铒光纤放大器（EDFA）、光学滤波器（8nm带宽）、环形器、光电探测器（PD，200MHz）、采样率1GSa/s的数据采集（DAQ）系统以及用于振动产生的PZT。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：激光输出通过OC1分为三路。AOM产生具有指定频率偏移的光脉冲。脉冲经OC2合并后由EDFA放大、滤波，并通过环形器注入传感光纤。后向散射光（RBS）由PD检测，DAQ记录500条连续轨迹。信号处理包括数字带通滤波、希尔伯特变换提取包络和相位，以及FFT进行频谱分析。
5：数据分析方法：
SNR计算为频谱中峰值与噪声底之间的功率差。将理论模型（公式9和12）与实验数据进行拟合。利用FDM进行多空间分辨率分析，提取对应不同SR的各频率拍频信号。
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narrow linewidth laser
Used as the light source for generating coherent light in the Φ-OTDR system.
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optical coupler
OC1, OC2
Splits and combines optical signals; OC1 is 3x3 for splitting laser output, OC2 for combining probe pulses.
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acoustic optical modulator
AOM1, AOM2, AOM3
Generates optical pulses with frequency shifts relative to the laser; modulated by a pulse generator.
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pulse generator
Modulates the AOMs to generate optical pulses with specific widths and repetition rates.
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erbium doped fiber amplifier
EDFA
Amplifies the combined probe pulses before launching into the sensing fiber.
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optical filter
Minimizes broadband amplifier spontaneous emission noise.
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circulator
Directs the probe pulses into the sensing fiber and routes the backscattered light to the photodetector.
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photodetector
Detects the Rayleigh backscattered light and converts it to electrical signals.
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data acquisition system
DAQ
Records the electrical signals from the photodetector for signal processing.
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piezoelectric transducer
PZT
Generates vibration events on the sensing fiber for experimental validation.
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