提出了基于氧化石墨烯和空心二氧化硅薄壁微泡腔的光纤气体传感器。将氧化石墨烯涂覆于熔融加压流变成型的薄壁微泡腔内壁，使其整体的有效折射率对于气体吸附敏感。通过拉锥光纤倏逝场在薄壁微泡腔激发出回音壁谐振模，其中心波长与有效折射率（气体体积分数）对应，据此实现腔内气体体积分数的传感测量。实验结果表明，当氨气的体积分数在0~40×10^-6的范围内时，提出的光纤气体传感器的响应呈线性，其传感灵敏度为0.73×10⁶ pm，分辨率为1.9×10^-6。当氨气的体积分数为20×10^-6时，传感器的响应和恢复时间分别是294 s和329 s。空心微腔结构一方面可以作为敏感单元，另一方面可以直接作为气体通道，避免了外部气室的使用或额外气体通道的封装，极大地提高了传感系统的实用性。

基于双马赫-曾德尔干涉（DMZI）型分布式光纤振动传感系统与无人机（UAV）视频监测系统，通过卷积神经网络同步对光信号和无人机视频信号进行模式识别，从多维度对多类别扰动事件进行精准检测。与传统的模式识别方法相比，所提方案将两个不同维度上的信号有效结合，实现了不同维度上模式识别方法的优势互补，将识别信号的时间维度加入识别，解决了静态信号识别事件有限、准确率较低的问题。为了验证所提方案的可行性和有效性，对常见的9种传感行为（攀爬、轰砸、剪切、脚踢、重敲击、轻敲击、拉扯、摇晃、无入侵）进行了实验测试和分析。实验结果表明，所提出的多维度模式识别方案可以对9种入侵事件达到99.58%的平均测试准确率，并且平均识别时间为0.16 s，短于系统的采样时间0.3 s，满足实际工程应用的需求。

受隧道爆破复杂环境和仪器电磁干扰等因素的影响, 实测爆破振动信号多含有高频噪声, 通过直接分析原始信号不能有效分析爆破振动规律。为获得真实的爆破振动特征, 采用基于最优变分模态分解(OVMD)和多尺度排列熵(MPE)相结合的信号光滑降噪模型, 通过仿真叠加信号和工程实测信号进行检验。首先将信号进行OVMD分解得到带限固有模态函数(BIMF), 然后将大于MPE设定阈值的高频BIMF作为噪声剔除, 最后重构剩余BIMF分量, 得到降噪信号。结果表明: OVMD-MPE模型能精确识别信号的频率信息, 前两阶分量能有效反映叠加信号的有效成分, 适用高精度数据序列分析, 提取数据序列特征; 相较EEMD-MPE和CEEMDAN-MPE模型, OVMD-MPE模型具备更优降噪性能, 降噪误差比、均根方误差和光滑度分别提升22.05%、48%和33.34%, 去噪后曲线更贴近原始信号, 更适用不同震源距离的爆破信号分析; 双子山隧道右线施工时产生的爆破扰动集中于200 Hz以下的中低频段, 双子山隧道衬砌结构的固有频率与爆破信号频率相仿, 需采取减震措施确保隧道工程的施工安全。

提出一种飞轮型耦合振膜光纤法布里-珀罗（F-P）声矢量传感器。该传感器通过两个飞轮结构振膜的相邻辐条自然耦合，形成面内膜间桥耦合结构。仿真结果表明，基于振膜耦合增益原理的飞轮型光纤声矢量传感器振膜具有摇摆和弯曲两种振动模态，可实现数千赫兹宽频率范围的相位差放大，从而提高传感器定向精度。两个飞轮型振膜与光纤端面构成两个独立的F-P微腔传感单元，通过光学干涉信号强度提取得到振膜的振动信号。对所制备的传感器在5~7.4 kHz频率范围内进行二维平面声源定向实验，实验结果与仿真结果符合良好，该传感器在5~7.4 kHz的宽频率范围内具有相位差放大效果，在7.2 kHz处取得最大相位差增益5.05。

以多模光纤为基底来实现损失模式共振（LMR）折射率传感的灵敏度较低，在利用铟锡氧化物（ITO；In₂O₃和SnO₂的质量分数分别为90%和10%）激发光纤LMR传感的基础上，在ITO薄膜上静电组装二氧化钛（TiO₂）纳米粒子，实现折射率灵敏度的提升。使用Kretschman结构模型对传感器进行理论分析，仿真分析了LMR共振阶数与ITO薄膜厚度的关系，以及ITO作为LMR膜层实现折射率传感的可行性。通过在光纤侧壁磁控溅射ITO薄膜以产生LMR效应，制备ITO-LMR折射率传感器。通过折射率传感实验对ITO-LMR和TiO₂-ITO-LMR两种传感器进行性能测试，在1.3333~1.3840的折射率变化范围内，TiO₂-ITO-LMR传感器灵敏度可达1651.659 nm/RIU，相较于ITO-LMR折射率传感器，其灵敏度提升了3.058倍。

研究了基于光纤缠绕薄壁圆筒的声增敏方法，基于3×3耦合器建立了声压灵敏度标定实验系统，实验探讨了薄壁圆筒的方向特性，实验研究了半径、壁厚尺寸参数对光纤声增敏的影响，实现的声压灵敏度达到1.338 rad/Pa（-117.47 dB re rad/μPa）。光纤缠绕薄壁圆筒接入所搭建的准分布式声传感系统进行实验，在20.06 km传感距离上，恢复的1 kHz正弦波形与施加波形误差不超过4.1%，比未增敏光纤环传感信噪比提高了21.03 dB，显示了薄壁圆筒声增敏的传感效果。该研究结果为高灵敏度的准分布式声传感的进一步发展提供了实验基础。

通过将双马赫-曾德尔干涉仪（DMZI）分布式光纤振动传感系统和四旋翼无人机（UAV）监测系统融合，设计了一种基于YOLOv5s模型的多类别光纤振动传感事件精准检测方案。首先，通过地面站QGroundcontrol将DMZI与UAV进行联动控制。其次，将二维振动信号时频谱与无人机捕捉的对应原始图像共同送入YOLOv5s卷积神经网络模型进行识别检测。最后，为验证所提精准检测方案的有效性和可行性，对5种常见的传感模式进行实际应用环境下的实验测试与分析。实验结果表明，所提出的精准定位检测方案对5种传感模式的平均精度均值（mAP）可达96.6%，并且其平均识别检测时间可控制在5 ms内。

提出了一种具有增强灵敏度的锥形光纤二硫化钨（WS₂）-金（Au）表面等离子体共振（SPR）传感器。通过传输矩阵方法对传感器进行了理论模拟，评估了传感器的可行性。在锥形光纤上依次涂覆WS₂和溅射金膜进行传感实验，该传感器的实验折射率灵敏度可达4 158.171 nm/RIU，比多模光纤SPR传感器提高了125.8%，比锥形光纤Au-WS₂ SPR传感器提高了50.1%。此外，该传感器中的WS₂不易脱落，表现出良好的可靠性。该传感器结构简单、易于制造，具有高的折射率灵敏度，在生化传感领域具有良好的应用前景。