针对用于起重机械结构健康监测的光纤布喇格光栅(FBG)应变传感器疲劳性能未知问题, 采用动态载荷与静态拉伸相结合的试验方法, 对起重机械钢结构疲劳损伤监测中的3种封装形式FBG应变传感器开展了疲劳性能研究, 分析了反映传感器性能的灵敏度系数、带宽、边摸抑制比、峰谷比、零点波长、动态应变分别随疲劳次数增加时的变化情况。试验结果表明: 3种封装方式的FBG应变传感器疲劳前后, 在加载、卸载相同载荷时, 灵敏度系数相差最大不超过0.1 pm/με, 带宽均值为0.19~0.23 nm, 峰谷比和边摸抑制比随疲劳次数的增加变化趋势相同, 零点波长变化最大值为0.31 nm, 动态应变符合二次指数函数分布特征。

声表面波(SAW)延迟线作为传感器可对传感器进行编码，从而实现多点分布式测量，因而受到广泛研究。该文采用128°Y-X切向LiNbO3作为压电基底，制备了不同对数的叉指换能器(IDT) 的SAW延迟线，并研究了其应变特性。研究结果表明，IDT对数为10对、20对、30对时，SAW延迟线应变灵敏度分别为1, 727 5 ps/με、2, 046 7 ps/με、3, 256 6 ps/με。SAW延迟线的应变特性和应变方向与声波传播方向间的夹角有关，夹角为0°时，延迟时间随应变的增大而增大; 夹角为90°时，延迟时间随应变的增大而减小。利用夹角分别为0°和90°的SAW延迟线构成了差分结构的应变传感器。测试结果表明，该差分结构可抵消温度的影响，即温度变化时也可获得准确的应变。该文研究的差分结构延迟线有望在温度波动环境中测试应变时得到应用。

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。

提出一种基于光纤Sagnac干涉仪(FSI)和偏振模干涉仪(PMI)级联结构的高灵敏光纤温度和应变传感器。FSI作为参考干涉仪,是将对温度、应变、弯曲及扭转不敏感的椭圆芯保偏光纤(ECPMF)引入到Sagnac环内制得的。PMI作为传感干涉仪,是对光纤起偏器与末端端面镀金的熊猫型保偏光纤(PMF)的快轴/慢轴以45°角进行熔接制得的。参考干涉仪的自由光谱区(FSR)易被调整为接近传感干涉仪的FSR,从而产生光学游标效应,实现灵敏度放大。实验结果表明:所设计的级联传感器的温度灵敏度达15.56nm/℃,是单个PMI的11.12倍;应变灵敏度达154.04pm/με,是单个PMI的11.81倍。所设计的传感器具有灵敏度高、制作简单、稳定性好等优点,在航空航天、工业生产等领域中具有广阔的应用前景。

为确保大连华能混凝土筒仓在物理开凿拆除过程中施工人员和施工机械的安全, 设计了长标距光纤光栅(FBG)应变传感器进行全过程实时监测。通过对传感器采集的应变数据进行静力和动力分析, 得到筒仓结构表面应变和固有频率随开孔率的变化情况, 进而对结构损伤情况进行识别。在混凝土筒仓监测过程中, 该传感器运行稳定, 获得了整个拆除过程中结构应变响应数据, 并对结构倒塌做出预警, 混凝土筒仓成功按照预定方位倒塌。此研究成果解决了传统拆除作业中的盲目性及安全措施延时被动的问题, 为同类混凝土拆除工作提供了重要的技术参考。