提出了一种基于柔性超材料的高灵敏度拉力传感器，该超材料传感器由刻蚀在聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜表面的多方形谐振单元的平面阵列组成。拉伸柔性PDMS薄膜会改变谐振单元的结构参数，进而使传感器的谐振频率产生变化。该超材料传感器可以同时实现应变或拉力的高灵敏度检测。同时，谐振结构中央的方形连接环起到了不对称分裂间隙的作用，激发了具有更高Q值的高阶谐振模式，实现了更高的频谱分辨率。实验结果表明，施加拉力从0增大至1.2 N时，结构尺寸拉伸率达到初始状态的1.2倍，超材料的谐振峰频率从109.23 GHz红移到99.42 GHz。该传感器可以实现8.43 GHz/N的高灵敏度拉力传感。耐久性测试表明在该样品的使用中至少可以经历100次拉伸-松弛循环。所提出的传感器具有灵敏度高、加工方便、成本低和无线测量的优点，具有潜在的应用价值。

采用一种光纤布拉格光栅三维拉力传感器对变电站高压套管的安装方式进行了测试，并对套管端部受力状态进行了长达1500 h的长时间监测。通过测量不同安装方式下套管端部的受力，优化了引下线方式和金具安装类型；对套管端部受力进行长时间监测，得到套管端部存在三维拉力和温度引起的热应力的结果，并在三维力中得到可能为风载荷加载在跨线上引起变电站结构晃动的低频信号频率为0.18 Hz和0.22 Hz。基于光纤布拉格光栅三维拉力传感器，初步实现了对变电站的健康监测，推动智能电网的发展。

光电复合线缆收放装置是一种辅助升空平台进行线缆收放的控制设备，根据升空平台的飞行要求，需要实时控制线缆的自动收放，保障空地之间的信息传输和能源供应。针对当前收放线装置结构复杂、强度低，以及系统可靠性差等问题，研究设计了一种小型化、智能化的光电复合线缆自动收放装置，提出了收放线控制方法。通过系统试验验证，线缆的张力值维持在0.5~2 N之间，响应时间为100 ms，收放线速度控制在3 m/s以内，该设备的稳定性和可靠性得到了很大提高。

实现光纤Bragg光栅拉力传感器的静态测试和性能分析, 设计了一种量程为10 kN的拉力传感器标定装置对其进行校准实验。通过对光纤光栅解调仪的中心波长和拉力机产生的拉力值进行最小二乘法拟合, 求出静态标定系数, 并分析拉力传感器标定装置的不确定度。实验结果表明, 光纤传感器的灵敏度为0.161nm/kN, 线性度为1.796%FS, 二阶拟合曲线的重复性误差为1.337%FS, 标定装置的不确定度为0.029 kN。

研究了化学镀Ni-P涂敷后光纤布拉格光栅(ENFBG)的均匀轴向拉力响应特性。利用其轴对称特性，分析了光栅的应力及应变状态；采用有限元方法数值分析了光栅应变，并实验验证了数值分析结果。数值分析表明：处于纤芯处的光栅被均匀拉伸，剪应变远小于正应变，可忽略；正应变与轴向拉力成正比，ENFBG中心波长的变化正比于均匀轴向拉力变化；但由于化学镀层与光纤力学特性的差异，镀层对FBG轴向均匀拉力响应起去敏作用。当化学镀层厚度为7.25 μm时，ENFBG的均匀轴向拉力实测灵敏度为12.45 pm/MPa, 相关系数为0.999 6，理论计算值为12.744 pm/MPa，但随着镀层厚度的增加，灵敏度呈下降趋势。镀层在为FBG提供良好保护的同时，ENFBG中心波长对于轴向拉力保持线性响应。实验显示ENFBG是性能良好的轴向拉力传感器。

基于钢缆索逆磁致伸缩索力测量原理,讨论了一种旁路励磁的索力传感器。用磁导分析法对磁路做了详细的推导,结果表明可通过检测感应线圈的感应电压反映材料所受的外力,传感器输出与外力信号本身的变化、感应线圈的匝数、材料截面积、外激励磁化场及该磁场下的材料磁导率有关。在外力缓慢变化的情况下,可通过求感应积分电压得到外力。从激励磁化方式、参考工作点的选取、传感器的尺寸设计原则等3个方面做了讨论,确定了传感器的参数。最后,利用万能拉力机对该种结构的传感器做了拉力模拟实验,实验结果表明,旁路励磁的传感器测量灵敏度达到1.6 mV/kN,磁路分析与参数设计比较合理,可用于钢缆索的索力测量。