光时域反射计（OTDR）通过检测光脉冲在光纤中传输时产生的背向瑞利散射信号实现对光纤系统的检测。为了提高OTDR动态测量范围,研究者们将相干探测技术引入到OTDR中,这就是相干光时域反射计（COTDR）。COTDR通过相干探测的方法将瑞利散射信号的功率集中在中频信号上,通过带通滤波滤除多数噪声信号从而实现高动态测量范围。COTDR可以监测光纤通信网络中的损害事件如断点、衰减、弯曲等,但不能在这些损害事件发生之前对其进行预警。损害事件如造成光纤断裂的工程施工,在其距离光纤一段距离时,就会通过扰动场干扰光纤。这意味着如果我们的系统能够检测到该扰动信号,就可以对损害事件进行预警,从而避免巨大的经济损失。相位光时域反射计（Φ-OTDR）可用于扰动的测量。因为利用相干效应测量扰动,Φ-OTDR系统必须使用频率漂移小的窄线宽光源,所以其背向瑞利散射信号具有很强的相干衰落噪声,从而导致损耗事件无法精确检测。为了实现损害事件的预警和检测,本文提出了一种基于光源扫频法的COTDR和Φ-OTDR联合系统,并给出了注入脉宽和扫频速度的关系式。因为引入扫频,Φ-OTDR曲线中每一个点都将在盲区和敏感区之间快速切换,这样只要扰动事件的持续时间长于盲区和敏感区切换时间,必然被检测到,Φ-OTDR系统中的盲区也因此得到充分抑制。同时因为扫频,间隔一段时间的Φ-OTDR曲线相干度较低,这样通过累加平均的方式,衰落噪声将得到有效抑制。为了简化系统结构,实验中联合系统采用直接探测结构。实验中,注入脉冲周期为400us,宽度为100ns（对应10m空间分辨率）,根据本文给出的脉宽与扫频速度关系式,激光器扫频速度设定为40M/S,总长35km光纤9.1km处振动事件的信噪比高于10dB,证明了联合系统振动检测能力。同时通过5000次累加,联合系统OTDR曲线抖动小于0.45dB,可用于绝大多数损耗事件的测量。在COTDR系统中,可以通过增加测量次数或者增大探测光功率的方式提高其动态测量范围。增加测量次数会增加测量时间,这将降低系统的测量效率;增加注入光功率可以通过增加峰值功率或增加探测脉宽实现,但实际上激光器的峰值功率是有限的,因此只能增加探测脉宽,这又将降低系统的空间分辨率。为了克服以上缺陷,本文提出循环编码COTDR系统。相较于简单编码和格雷编码需要多组编码数据才能得到解码结果,循环编码则只需发送一组编码即可得到解码结果。本文建立了循环编码COTDR仿真模型,并进行了仿真实验。仿真结果表明,采用线性检波器的COTDR系统曲线衰落抖动低于采用对数检波器的COTDR系统,并且当COTDR曲线衰落抖动高于0.02dB时,循环编码技术并不能降低COTDR曲线抖动,提高COTDR动态范围。根据仿真结果进行循环编码COTDR实验,实验中编码COTDR曲线抖动最小为0.06dB,此时解码得到COTDR曲线的抖动增大,动态范围缩小,这与仿真结果一致。相较于普通COTDR,编码COTDR需要编码、解码的功能,且对于系统的时序控制具有严格要求。当编码COTDR曲线不能对齐时,会使得解码得到的COTDR曲线产生很多尖刺,从而出现错误检测结果。为了避免错误的检测结果,本文设计了编码COTDR专用采集卡。该采集卡集码型发生、累加平均、数据存储及传输等功能于一体,统一由采集卡主时钟驱动,从而消除编码COTDR曲线不对其现象,避免编码COTDR系统检测错误。在硬件设计方面,本文通过FPGA与单片机协同工作的方式实现上位机对采集卡的实时控制。在软件设计方面,本文通过Verilong HDL以及汇编语言逐级实现采集卡的各项功能模块,并将解码功能嵌入上位机控制软件。总的来说,本文提出并实现了一种增强型COTDR系统,该系统通过光源扫频法实现损耗和扰动事件的同步测量,从而实现光纤网络中损害事件的预警和检测。此外,本文提出将循环编码应用到COTDR系统,用以提高COTDR系统动态测量范围;为了避免编码COTDR解码错误,本文还设计了编码COTDR系统专用采集卡。