在对光纤位移传感器进行温度标定的过程中，随着工作环境的变化，位移传感器的测量值会产生误差，从而使位移传感器在使用时随着环境温度的变化发生精度下降的情况。为减少这种漂移偏差，该文使用径向基(RBF)神经网络对位移传感器进行温度补偿，并采用自适应的设计思想寻找RBF函数中心。将位移量和环境温度作为输入，其输出为传感器输出电压，使用自适应的设计思想来确定基函数的中心，建立一个基于RBF神经网络的模型。结果表明，该模型的训练结果可以使光纤位移传感器进行测量的相对误差降低9.23%，在测量精度上有很大的改进，证明了该方法的可行性。

为了实现光纤位移传感器的光强补偿和减小测量误差, 提出了一种基于遗传算法(GA)优化BP神经网络的光强补偿及校正模型。首先通过对光纤位移传感器做标定实验, 获得传感器测量的原始数据, 然后采用GA-BP神经网络进行建模, 通过对遗传算法的适应度函数、编码方式和参数进行研究, 利用遗传算法的全局寻优能力对传统BP神经网络的权值、阈值进行优化, 改善了其容易陷入局部极值的问题。最后利用实测数据对GA-BP网络和传统BP网络进行训练, 实验结果表明, GA-BP网络比BP网络的预测误差小很多, 提高了补偿精度, 从而实现了光纤位移传感器的光强补偿。

为了实现对工件表面形貌的非接触精密测量, 提出了一种基于光纤传感的表面形貌测量系统, 并对系统的测量原理和关键技术进行了研究。通过对光纤传感器发射光纤的出射光强进行建模分析, 找到光强调制函数与被测距离的对应关系。针对测量系统中光源的稳定性和工件表面反射率变化对形貌测量的影响, 提出了增加参考光路的补偿技术。实验结果表明, 标定的位移调制特性曲线具有较好的重复性, 重复性误差为3.82%, 且曲线前坡的线性区间为0.2～0.6 mm, 灵敏度为1.11 mW/mm, 在线性区间内进行微位移测量, 测量的平均绝对误差为2.8 μm, 对工件表面台阶高度标定值为100.0 μm 的台阶进行10次测量, 台阶高度的平均绝对误差为6.2 μm , 说明本测量系统能较好实现工件表面形貌的测量。

针对油膜厚度的静、动态测量, 设计了一种基于反射式强度调制型同轴结构光纤位移传感器(RLIM-FODS)的精密位移检测系统。根据激光光束光场近似高斯分布的特性建立数学模型, 利用Matlab对特性函数进行仿真分析, 光电转换对部分背景光进行了有效补偿, 对滤波电路进行了失调电压调节和截止频率仿真修正, 并通过实验进行了验证。仿真和实验结果表明: 建立的模型可以有效减小电源波动、微弯损耗等带来的影响, 信号检测电路能够精确地将小信号进行放大, 并且输出信号稳定, 噪声低, 失调小, 线性区间在1200~2700μm的范围内, 灵敏度可以达到6mV/μm, 满足精密检测要求。

针对海水泵滑靴副水膜厚度测量需求，利用反射强度调制型位移光纤传感器工作原理设计并实现了一种水膜厚度检测系统。设计了与海水泵结构相对应的光纤探头，其采用具有较好补偿功能的三圈同轴型光纤束结构消除了由光源强度、反射表面性质以及光纤光强损耗和弯曲损耗等因素带来的影响; 开发了由光源模块、电源模块、光电转换模块、低通滤波模块、信号比值模块等组成的前置器用于信号调理。对开发的水膜厚度光纤检测系统进行了静态性能和动态性能测试实验，结果表明: 该检测系统的测量精度可达微米级，测量系统的量程为1 000 μm，灵敏度为3.45 mV /μm，动态性能良好，满足了对海水泵水膜厚度的检测需求。

为满足燃气轮机叶尖间隙测量需要，设计了一种双圈同轴式光纤位移传感器。根据光纤对光强耦合原理得到了传感器探头有无准直透镜时双圈同轴光纤束的光强调制特性函数，分析了透镜对反射式光纤位移传感器测量特性的影响，仿真评估了透镜透射效率及光的干涉对传感器测量结果的影响。进行了光纤束前端有无准直透镜情况下的静态测量实验及模拟烟雾干扰实验。结果表明，传感器线性测量范围约为2.6 mm，且具有较好的抗烟雾干扰能力。为反射式光纤位移传感器在燃气轮机叶尖间隙复杂环境下的测量应用提供了参考。

为了解决普通条纹计数法在余弦信号极大/极小值位置难于判向的问题，提出一种基于双法布里-珀罗(F-P)干涉仪的比值条纹计数法。利用正切信号在相位为π/2整数倍时发生跳变的特点，取两路正交余弦干涉信号的比值（即为正切信号），再通过对跳变脉冲计数，在测量相位差大小的同时，实现了对相位变化方向的判定。本方法对传感器两光路之间的初始相位差无严格要求，安装调试简单。实验结果表明，以位移传感为例，系统在0~1 mm的测量范围内，线性相关系数达到0.9999，线性度为0.306%，误差限值为±3 μm。

条纹计数法解调精度受限，而常用的高精度外差调频解调法(如相位生成载波法、线性调频法)，在光源调频过程中伴生有幅度调制并且调制解调系统复杂。提出了一种基于双光纤光路相位解调的法布里珀罗(F-P)位移传感器，原理上省去了光源调频过程，在提高检测精度的同时，成本与条纹计数法相当。与已有报道的双光路结构不同的是，该传感器对两干涉光路之间相位差无严格要求，安装调节简单，降低了传感器的工艺难度。位移测量实验结果表明，该传感器在0～500 μm的测量范围内，线性度为1.1%，误差限值为±3 μm。