为解决分布式相位敏感光时域反射计系统现有事件识别方法对于相似振动信号识别困难这一问题，提出了一种基于多尺度特征融合的相似信号识别方法。在该方法中，原始信号首先通过经验模态分解和小波包分解被分解为不同频率范围内的子信号。随后，分别提取原始信号和子信号的时频特征和近似熵特征，并利用主成分分析法对所提取的特征进行融合。最后，通过构建一个6层轻量反向传播（BP）神经网络分类器，训练分类模型并利用测试集验证模型分类度。该方法对小车经过和行走等相似信号的识别准确率可分别达到98.5%和98.0%，对于敲击和摇晃差异性大的信号的识别准确率可达100%。相比于直接从原始信号中提取特征并结合时频图的卷积神经网络方式，所提方法的综合识别准确率分别提高了8.4%与9.0%，相似信号的识别准确率分别提高了13.5%与12.4%。结果表明，该方法在保证差异性大的信号的高识别准确率的基础上，显著提高了相似信号的识别准确率，对于拓展分布式光纤传感的应用范围有重要的价值。

提出了一种在光纤距离方向作快速傅里叶变换（FFT）的振动信号相位提取方法，并在分布式声波传感（DAS）系统上加载200 Hz正弦信号进行了验证。该方法在振动传感光纤距离方向上采用分距离滑动FFT变换提取载波信号的相位，然后对光纤方向缠绕的相位信号进行差分，进而在光纤方向与时间方向上进行解缠绕处理，最后对解缠绕信号进行高通滤波。与DAS系统信号解调常用的IQ解调、希尔伯特变换解调相比，该方式提取的200 Hz振动信号的信噪比为36.71 dB，比IQ、希尔伯特变换提取的信噪比分别高21.04 dB和20.91 dB，且FFT提取的振动相位信号的周期性好，无谐波及低频噪声干扰。对2000 Hz和5000 Hz正弦振动信号的提取结果也表明该方式具有较好的适用性。

提出了一种基于聚二甲基硅氧烷（PDMS）的水滴型光纤挥发性有机化合物（VOC）传感器，用于检测VOC的泄漏。该传感器由一段标准单模光纤弯曲形成，其形状类似水滴，封装在PDMS中。实验通过监测传感器输出光谱的波长漂移情况来实现对VOC浓度的检测。实验结果表明：当PDMS吸收VOC时，体积膨胀，水滴型光纤结构的有效弯曲长度减小，在VOC体积分数为0~9960×10-6范围内，输出光谱发生蓝移，其灵敏度为-0.542 pm/10-6，检测精度为37×10-6，响应时间为8.3 min；当采用强度解调方法时，1539.00 nm波长处的灵敏度最大（-3.22×10^-4 dB/10-6） ，检测精度为31×10-6。

为了实现在狭窄环境中对挥发性有机物进行有效探测, 本文提出了一种基于探针结构的光纤挥发性有机物传感器。该传感器是由一段单模光纤与一段长度约为130m的空芯光纤相连, 其中空芯光纤内嵌厚度约15m的聚二甲基硅氧烷薄膜, 通过组合最终得到的传感器的尺寸仅为150m。单模光纤、空芯光纤和聚二甲基硅氧烷薄膜一起组成法布里-珀罗腔干涉仪。聚二甲基硅氧烷薄膜吸收挥发性有机物气体时会引起其自身的体积膨胀使得法布里-珀罗的腔长发生变化从而导致干涉波长发生漂移。实验结果表明: 首先, 所提出基于探针结构的光纤挥发性有机物传感器在0～900?0ppm异丙醇浓度测量范围内的灵敏度为2.0pm/ppm, 当光谱仪的最小分辨率为0.02nm时, 传感器对挥发性有机物的检测下限为10ppm。其次, 该传感器还表现出较好的稳定性和重复性, 在30 min的稳定性测试实验中, 该传感器的实际测量误差范围为±30ppm, 说明具有较好的稳定性。三次重复性实验也验证了该传感器具有较好的重复性。最后, 该传感器的响应时间小于42s, 说明具有较快的响应速度。总体来说, 该传感器在检测挥发性有机物方面具有较高的灵敏度和较低的检测下限, 具有良好的稳定性和重复性, 响应速度快。而且传感器本身制作成本较低, 生产工艺简单, 可以实现大规模生产制造。在测量时, 该传感器不受空间环境的限制, 可以实现在狭窄的环境中挥发性有机物的探测。

基于相位敏感的光时域反射计（Φ-OTDR）通过发射光脉冲到传感光纤内，利用分析传感光纤的后向瑞利散射光或前向散射光的方法对入侵扰动事件进行识别和定位。对比其他光纤分布式传感技术，Φ-OTDR能够长距离分布式多点测量，精度高、可靠性好，研究Φ-OTDR具有重要的应用价值。本文介绍了Φ-OTDR的基本原理、结构、系统性能、信号解调和应用情况，并对Φ-OTDR技术进行了展望。

光纤布喇格光栅(FBG)因其响应速度快和准分布式测量等优势广泛应用于氢气测量领域。为进一步扩大氢气浓度测量范围, 提出一种基于介孔型掺铂三氧化钨(Pt/WO3)粉末的FBG氢气传感器, 并级联一个FBG传感头用以温度补偿。实验结果表明: 将氢气浓度从0递增到32%, FBG的中心波长最大飘移量为320 pm, 响应时间约为10 s, 并且在0~14%氢气浓度范围内有较好的线性关系, 灵敏度为11.69 pm/%H2, 可以实现准分布的氢气浓度传感。

理论和实验研究了基于游标效应的级联法布里珀罗干涉型传感器的温度特性, 该传感器是将一段空芯光纤熔接在两段单模光纤之间制作而成的, 其中空芯光纤的长度与末端单模光纤的长度相近.仿真结果表明：当温度升高时, 传感器的一些反射光谱向长波方向漂移, 而另一些反射光谱向短波方向漂移.分析结果可知, 光谱的移动方向和级联的两个法布里珀罗干涉仪的自由光谱范围的差值有直接关系,在温度升高的情况下, 自由光谱范围差值的正、负决定了传感器的光谱是向长波还是向短波方向漂移.此外, 自由光谱范围差值的大小对传感器灵敏度的高低起决定性作用, 其绝对值越小对应的传感器的灵敏度越高.实验制作了两个温度传感器, 其自由光谱范围之差分别为0.055 nm、－0.456 nm, 对应的温度灵敏度为163.8 pm/℃、－75 pm/℃, 实验结果与仿真结果一致.通过调整空芯光纤和末端单模光纤的长度可进一步提高灵敏度, 从而实现低成本、结构紧凑、高灵敏度的温度传感.