为解决传统胶封传感器普遍存在的蠕变、老化问题,本文提出基于一步超声法的光纤光栅表面金属化封装方法。在相同条件下分别对有聚酰亚胺涂覆层和无涂层的两种FBG进行金属化封装，研究了封装后FBG传感器的光谱、热学和力学特性，并利用扫描电子显微镜对其横截面的微观形貌进行了表征。结果表明: 封装后有涂覆层FBG的反射光谱无明显畸变、边模抑制比大于10 dB，温度灵敏系数达34.63 pm/℃，应变灵敏系数为1.18 pm/με，应变传递效率达98.5 %，线性度达0.999，均优于无涂层的FBG传感器。当温度从14.2 ℃突变到80 ℃经过多次冲击试验，发现金属化封装无涂层的FBG的温度增敏结构被破坏，而有涂层的FBG传感器仍保持优异的温度响应特性。SEM图显示，金属合金与有无涂覆层的光纤和金属基底都结合致密。该方法无需对光纤进行表面金属化预处理，操作简单易行，在恶劣环境、超长服役时间的光纤传感应用领域中具有重要的价值。

用超级电镀技术将光纤光栅应变传感元件自动粘接在金属基体上, 力学模型分析表明该方法可以有效提升应变传递效率.为了检测该方法的可行性, 从光纤光栅自动化粘接的主要工艺环节出发, 以光纤光栅的光谱特性为研究对象, 以材料力学试验为手段, 对自动化金属粘接后的3个光纤光栅进行了光学特性分析和力学特性试验.结果表明：自动化金属粘接光纤光栅的成活率为100%, 光纤光栅粘接后的应变测量灵敏度保持在1.2 pm/με, 应变传递效率在0.98以上, 线性度达0.99, 光纤光栅在加卸中的一致性偏差仅为10－6、漂移仅为0.05, 优于传统手工粘接.

针对表面粘贴式非栅区封装结构，依据变形等效原理，推导了该结构的应变传递函数，仿真分析了非栅区封装中间段长度与封装材料弹性模量对应变传递效率的影响.分别采用有机环氧胶与金属锌，将两只光纤布喇格光栅用非栅区封装方式固定在同一根钢丝上，进行拉伸试验，试验结果表明：两种材料的拉伸曲线线性度均达到0.99以上，表明两种封装材料的应变传递一致性较好；金属锌封装结构的应力感知灵敏度平均值为0.142 6 nm/KN, 环氧有机胶封装结构的应力感知灵敏度平均值为0.130 4 nm/KN；各种应变值下，金属锌封装结构的应变传递系数均稳定在0.995左右，而环氧有机胶封装结构的应变传递系数在0.91左右上下波动，金属锌的应变传递效率较有机环氧胶高了近9.34%.试验结果与数值仿真结果较为吻合，可为非栅区封装光纤布喇格光栅传感器的设计提供依据.