高温应变传感器在航空航天、石油勘探、工业冶炼等领域有巨大的潜在需求。传统的电学类传感器受限于其电学原理和材料特性，无法长时间在高温、高压、强电磁干扰、化学腐蚀等恶劣环境下保持精确测量。基于此，国内外研究团队对光纤高温应变传感器进行了大量研究，在提升传感器的耐温性能和提高传感器的应变灵敏度等方面取得了一系列成果。本文综述了基于光纤布拉格光栅型、光纤干涉型高温应变传感器的传感机理、实验方法及封装应用的研究现状，总结了不同传感机理对温度、应变的响应特性，重点介绍了光纤高温应变传感器的最新进展，并对光纤高温应变传感器的未来发展方向进行了展望。

为了获取一个档距内更精细的覆冰厚度分布，针对紧套型光纤复合架空地线（OPGW），提出了一种基于布里渊光时域反射计分布式应变传感能力的覆冰监测技术，并通过实验进行了验证。测量得到OPGW的应变分布，通过力学分析将应变分布转换为重量分布，进而换算得到具体的覆冰厚度分布。在悬空光缆的模拟实验中，针对均匀负重5 kg和2.5 kg的实验结果误差分别为2.27%和15.77%，验证了此方法的有效性。误差分析表明在实际中OPGW具有更长跨距的情况下，采用较大的空间分辨率可以提高应变测量精度，改善本方法对覆冰分布的测量效果。

分布式布里渊光纤传感技术在边坡监测领域中有极大的应用潜力。坡体局部产生的大应变往往会超过光纤的承受能力导致光纤断裂，并且由于系统空间分辨率的限制，难以获得一个准确的测量结果。为适应边坡监测，开发了用于分布式布里渊光纤传感的光纤传感结构，通过管子和滑轮构成具有保护作用的往返式结构，在短距离上增加了传感光纤的长度，不仅扩展了光缆对局部变形的耐受度，同时也提高了应变监测准确度。设计对比校准实验，验证了其在空间分辨率为1 m时的性能，并在人工浅层边坡上进行现场监测实验，验证了其对滑坡监测的有效性。此外，由于光缆在改良装置的保护下不与外界接触，光缆的存活率显著提高。

针对电弧焊接下钢板焊缝区小幅面测量时的环境光干扰、散斑脱落等问题，本文提出了一种基于窄通滤波、改进的数字图像相关法和高斯低通滤波技术等原理的非接触式变形测量方法。此方法用数字图像光学测量方法解决了接触式测量设备不耐高温的弊端；用哑光灰色高温胶、黑色高温漆配合制成有效的耐高温散斑。为减小环境光的干扰，在硬件方面安装可滤黄光的窄通滤波片；在算法方面，在数字图像相关法匹配公式中引入两个光补偿系数；结合高斯低通滤波技术对强光区域进行高频去噪，通过增量插值测试得到最佳的滤波截止频率，并对滤波后的图像进行定位移对比实验，验证了高斯低通滤波能有效提高数字图像相关法的匹配精度。本文所提测量方法通过两组实验进行对比，首先与普通处理的实验测量结果对比，匹配过程稳定且云图质量较好。其次与已验证过精度的大幅面实验结果对比，所选两点的测量精度最低为1%，具有较高的匹配精度。最终测出焊缝中心线的最大位移为1.23 mm。从对比实验结果可知：本文测量方法能够有效对小幅面高温焊缝图像进行测量与匹配分析，且理论上精度更高。

为提高浮空器气囊蒙皮形变光纤布拉格光栅监测的应变传递效率，研究了柔性复合蒙皮光纤光栅应变传递特性。针对柔性复合蒙皮材料结构特征，建立了“光纤光栅—粘贴层—蒙皮结构”三层应变传递模型，推导出应变传递变化函数，通过解析方法和有限元方法对光纤光栅传感器各点应变传递率进行了计算，并分析了粘贴层及蒙皮结构相关参数对应变传递率的影响，得出表面粘贴式光纤光栅传感结构最佳封装参数。研究结果表明，对于传感器中部的应变传递效率，解析和数值方法计算误差小于5%，当粘贴层弹性模量为0.5 GPa、粘贴长度为40 mm、粘贴宽度为6 mm、上下粘贴层厚度分别为0.2 mm和0.1 mm时，光纤光栅应变传递模型封装参数优化后的应变传递率可达97.04%，可满足浮空器气囊形变监测的灵敏度要求。