设计并制作了一种基于七芯光纤的应变不敏感温度传感器。该传感器将一段七芯光纤与两段单模光纤进行熔接, 通过优化熔接参数在熔接点处形成两个分别充当光路分束器和耦合器的凸锥结构, 构成了马赫-曾德尔干涉仪(MZI)。实验研究了该传感器对温度和应变的响应特性。结果表明, 传感器的光谱对应变不敏感, 但传感器对温度具有良好的线性响应特性, 在40~200 ℃内, 其谐振光谱波长随温度升高线性红移, 对应温度灵敏度达到93.11 pm/℃, 波长漂移线性度达99.4%。

针对用于高温油气井下的光纤布拉格光栅(FBG)传感器弹性封装材料宽温域应变问题,将奥氏体不锈钢材料和试制的铌基恒弹合金材料设计加工成弹性应变元件,并将FBG粘贴于其上封装成传感器。在30~250 ℃宽温域范围内对两个传感器施加拉力进行应变传感实验,对比研究了两种材料的应变传感性能。结果表明:两种合金材料在不同温度下的应变响应线性度均超过0.999;但随着温度的升高,两种合金材料的应变响应灵敏度有下降趋势,重复性降低,迟滞增大,温度影响弹性材料的应变传感性能;在30~250 ℃温度范围内,用试制的铌基恒弹合金材料封装的传感器在重复性、迟滞、线性拟合度和灵敏度稳定性方面均优于奥氏体不锈钢材料封装的传感器。因此试制的铌基恒弹合金可用于宽温域FBG传感器的弹性封装材料。

提出并研制了一种结构简单、 成本低廉的温度与应变同时测量系统, 其结构是在保偏光纤Sagnac环内接入一个长周期光纤光栅(LPFG)。 利用LPFG对保偏光纤Sagnac环的透射光谱进行调制, 通过监测谐振峰波长和强度的变化, 发现波长随温度和保偏光纤的应变变化, 强度随LPFG的应变变化, 因此可以实现温度与应变的区分测量, 并且可判断出应变的施加位置。 实验得到该系统的温度灵敏度为0.181 81 nm·℃-1, LPFG区的应变灵敏度为0.005 283 dB·με-1, 保偏光纤Sagnac环区的应变灵敏度为0.015 72 nm·με-1。 实验结果表明该方案可行, 并具有一定的实用性。

针对现有高温高压油井下对温度和压力的实时长期监测要求，设计了温度补偿式光纤光栅温度压力双参量传感系统。根据传感器的使用环境，优选了恒弹性合金。采用优选后的恒弹性合金作为基底材料设计了圆筒与圆形膜片组合式传感器结构，圆形膜片是整体加工成型的。最后，对传感器进行相关实验测试。实验测试与误差分析结果显示，传感器实现了温度和压力的大量程测量，传感特性呈单值线性，温度补偿可一体化封装；温度线性检测区为0~350 ℃，温度灵敏度为0.020 1 nm/℃,温度测量静态误差为0.029%；压力线性检测区为0~60 MPa，压力灵敏度为0.013 6 nm/MPa，压力测量静态误差为0.046%，这些指标能够满足实际工程的要求。

主要针对传感器的迟滞问题，研制了一种适合做光纤光栅传感器基底材料的恒弹性铌基合金，该合金的弹性后效、弹性滞后作用很低.设计一种新的传感器结构，分别用弹簧钢和新研制的恒弹性铌基合金作基底材料，通过压力实验比较两个传感器的压力迟滞误差.实验结果表明，在0～50 MPa的压力检测范围内，弹簧钢制成的传感器在加压、减压过程中产生了较大迟滞误差，迟滞误差为0.54%；利用新合金制成的传感器迟滞误差非常小，仅为0.099%，在0 ～50 MPa的范围内实现线性传感.传感器具有温度补偿的功能，能够同时对温度和压力进行测量，很好地解决温度交叉敏感问题，可应用于油气井、大型储油罐等的温度和压力测量.

鉴于钛合金材料具有低弹性模量、受温度影响小等特性,设计制作了一种以钛合金管作为光纤Bragg光栅应变增敏衬底元件的高压压力传感器件.通过与电阻应变计实时监控的对比,从实验上研究了光纤Bragg光栅的中心波长偏移对调谐压强的响应.结果表明:这种增敏设计,具有良好的线性响应和可重复性,且与理论推导结果吻合较好.增敏后对压力的响应灵敏度可达0.034 nm/MPa,测压量程可达0～40 MPa,甚至更宽.

综述了可调谐掺铒光纤激光器的工作原理、研究现状, 分析了调谐中有待解决的主要技术问题。介绍了可调谐掺铒光纤激光技术在光纤光栅传感中的应用, 提出了一种新的基于可调谐掺铒光纤激光技术的波长检测方案, 指出了该系统目前存在的问题。