随着光纤传感技术的不断发展，光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating, FBG)振动传感器在实际应用中的复杂振动测量性能愈发优良可靠。基于FBG振动传感器的优势，简略地阐述了FBG振动传感器的工作原理，并介绍了近5年国内研发的部分悬臂梁型、膜片型、铰链型三种结构的优缺点。最后针对FBG振动传感器提出了4个方面的建议，并展望了FBG振动传感器的发展方向。

针对裸光栅温度灵敏度较低的问题，设计了一种封装方式并进行结构制作。所设计的封装方式是将光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating，FBG）置入毛细玻璃管中，并填充353ND环氧树脂胶，最后固定在铜片基底上。首先对FBG温度传感及增敏机理进行了理论分析，然后进行结构的设计及制作，最后进行温度传感测试。聚合物353ND和铜片的热膨胀系数显著高于裸光栅，在外界温度发生变化时会对光纤光栅施加附加应力，从而提高其温度灵敏度，并保护FBG传感器的结构。实验结果表明：在40℃至140℃的温度传感测试中，FBG的反射波长保持着不错的线性；温度灵敏度由增敏前的10 pm/℃提升到了21 pm/℃左右，且温度传感特性拟合曲线线性度达到0996以上。

为了实现两个方向的振动信号检测，提出了一种以杆为弹性结构的二维光纤光栅振动传感器。首先对该传感器进行了理论分析，并推导出其固有频率和灵敏度公式。然后对传感器结构进行了优化仿真，确定各个参数的最终值。最后通过实验研究了传感器的各项性能。实验结果表明，该传感器在x方向上的固有频率为493 Hz，灵敏度为54 pm/g，线性度为999%；在y方向上的固有频率为466 Hz，灵敏度为5 pm/g，线性度为975%。此外，采用双光纤光栅消除了温度对振动信号测量的影响，温度灵敏度为01 pm/°C。该传感器结构简单，可检测两个方向的振动信号，消除了温度的影响，在振动信号检测中表现良好，因此在多维振动信号检测领域具有重要研究意义。

传感技术是衡量一个国家信息化程度的重要标志。振动信号的检测在工业尤其在石油勘探方面有着重要作用。其中，基于光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating，FBG）的振动传感器具有诸多优点而备受关注。简单介绍了FBG振动传感器的原理，并根据结构类型对近几年研发出的FBG振动传感器进行了分类和总结。阐述了四种FBG振动传感器的优缺点，并重点对悬臂梁式和柔性铰链式结构的FBG振动传感器进行了总结。接着从三个方向对现有的FBG振动传感器进行了分析并提出了优化建议。最后对FBG振动传感器的发展做出了预测与展望。

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%。

环境折射率和环境温度变化是影响光纤应变测量误差的主要因素。本文利用双模光纤纤芯双模式(LP01和LP11)支持特性设计了一款环境折射率不敏感的双模光纤(DMF)长周期光纤光栅LPFG)应变传感器。设计了传感器模型结构，制作了最优化参数的传感器样品。实验测试了DMF-LPFG传感结构对外部环境中应变、温度和折射率的响应。通过在单模光纤上用紫外激光刻写的布拉格光栅(FBG)解决了环境温度的交叉影响。轴向应变实验结果表明，该新型结构传感器在0 με～840 με应变范围内其轴向应变灵敏度可以达到-5.4 pm/με，该灵敏度值相比较于普通LPFG有很大提高。温度在25 ℃～80 ℃范围内其灵敏度为58.86 pm/℃，表现出较好的线性度。同时，传感器对环境折射率变化表现出不敏感特性。通过采用双参数矩阵对少模LPFG和FBG的应变和温度灵敏度进行处理，可以实现双参数的同时解调。该新型复合光栅结构具有良好的传感性能和工程应用前景。

针对两点封装, 建立光纤光栅加速度检波器通用模型, 理论推导加速度检波器灵敏度和谐振频率的解析表达式, 深入研究加速度灵敏度和谐振频率的影响因素, 讨论封装光纤刚度系数与检波器结构刚度系数之比对检波器响应特性的影响, 并分析刚度比分别在0~1、0~100范围随着等效质量的增大(0 g~100 g), 加速度灵敏度和谐振频率的制约关系, 及在0 Hz~500 Hz(中低频)和0 Hz~1 200 Hz(中高频)范围内灵敏度的变化规律。此外, 分别以封装光纤长度为10 mm和60 mm举例分析长度对上述二者的影响, 各项仿真中灵敏度均会高达~1 000 pm/G, 并引入品质因数的概念。所提理论研究对FBG加速度检波器的设计和综合性能的评价具有重要的指导意义, 为器件参数优化提供理论依据。

针对非常规油气开采微地震监测检波器高频检测的要求, 提出了一种基于弹性薄壁管的FBG(光纤布拉格光栅)高频微地震检波器, 理论分析了该检波器的实验模型, 并对检波器的幅频特性和加速度灵敏度进行了实验研究。实验结果表明: 基于弹性薄壁管的FBG高频微地震检波器的固有频率为1 680 Hz；在50～1 200 Hz工作频率范围内, 加速度与波长有很好的线性关系, 线性拟合度为0.998 4, 加速度响应灵敏度为4.393 2 pm/G, 实验值与理论值的相对误差为0.15%。

为了实现单一光纤光栅对压强精确测量，设计了一种温度不敏感的光纤布拉格高压传感器。对该传感器的温度特性及压强响应特性进行研究。给出了该传感器的结构及封装方法。从理论上分析了该传感器的温度去敏原理，推导了该压强传感器的光纤布拉格光栅中心波长与压强的关系，得到了该传感器的压强响应灵敏度的解析表达。通过实验分析传感器的温度特性及压强响应。实验结果表明，在21℃～260.8℃的范围内，实现了温度补偿，平均波长漂移量为0.75 pm/℃，在0～44 MPa的范围内，获得了-0.054 8 nm/MPa的压强响应灵敏度，是裸光纤布拉格光栅压力响应灵敏度的18.27倍。该传感器的压强响应具有很好的线性和重复性，实验值与理论值吻合得很好，该传感器能够通过一只光纤布拉格光栅实现压强的精确测量。