本发明公开了基于椭圆拟合的光学低频应变检测系统与检测方法，该系统包括激光器、两个干涉仪、相位调制器、信号发生器、双路光电探测器及数据处理模块；两个干涉仪共用一个干涉臂，该共用干涉臂为参考臂；所述相位调制器设置在两个干涉仪的参考臂上；两个干涉仪由其中一个传感臂感知外部应变，而参考臂与另一传感臂用于隔绝外界干扰；本发明所述基于双干涉仪和椭圆拟合算法的光学低频应变检测方法通过在相位解调技术中引入椭圆拟合算法，以处理直流分量的偏置和通道间干涉信号的条纹可见度，可以直接计算出干涉信号的相位差，根据椭圆拟合算法计算出的相位差来计算光纤长度的变化，从而实现对低频应变的检测。