提出了一种基于光纤超声传感技术的岩石含水率检测新方法。在实验中，以压电换能器（PZT）发出的1 MHz超声波作为声源，采用超声波透射法，通过刻写在细芯光纤中的一对光纤光栅检测岩石的超声波信息（包括时域以及频域的结果），并与相同条件下的PZT接收结果进行比较。随着岩石含水率的增加，光纤传感器表现出与PZT相似的响应趋势，且测得的含水率绝对偏差较小，充分证明了光纤探测岩石含水信息的可行性和优越性。

为了解决注水井下安装和维护传感器难度大和成本高的问题，设计和理论分析了一种基于杠杆-铰链结构的靶式光纤布喇格光栅（FBG）流量传感器，将传感器结构中的FBG1和FBG3分别粘贴在杠杆-铰链两端构成差动结构，使传感器具有低启动与大量程特性；通过温度补偿光栅FBG2实现了温度和流量的同时测量。对传感器的结构进行了仿真与优化，得出传感器的优化参数，并以此参数为基础进行流量测量、重复性、温度测量、温度补偿、稳定性等实验。实验结果表明，该传感器可以同时测量流体流量和温度，其温度灵敏度为17.94 pm/℃，流量分辨率为0.039 L/s。

为了实现地震波的三维采集, 设计了一种三分量光纤布喇格光栅(FBG)地震检波器, 理论推导了该检波器的固有频率和灵敏度, 先后使用Matlab软件、COMSOL软件对检波器进行结构参数优化和模态分析, 测试了检波器的幅频响应、横向抗干扰性能和灵敏度响应。实验结果表明: 检波器的平坦区为0.6~50 Hz；一阶、二阶和三阶的固有频率分别为56 Hz、59 Hz和63 Hz, x、y和z方向上灵敏度分别为218.22 pm/g、284.76 pm/g和249.67 pm/g；每个方向上的横向抗干扰度均小于5 %, 可实现低频信号的三分量检测。

为了消除光强扰动和相位调制深度对相位生成载波(PGC)解调的影响, 提出一种基于混频滤波、相除和差分的相位解调算法--PGC解调改进算法。该算法通过滤波和微分两两相除以及差分、积分运算, 使得解调信号不含任何变量。对PGC解调改进算法进行了理论分析和推导, 利用Labview平台构建仿真模型, 验证了该算法相对于传统解调算法的优势, 搭建了基于迈克尔逊干涉的解调系统并进行实验验证。实验结果表明: 在不同的相位调制深度情况下, PGC解调改进算法解调出的待测信号不会产生谐波失真；在不同光强的情况下, 解调出的信号幅度保持一致。

提出一种基于锥形七芯光纤的紧凑型光纤超声传感器，并进行了实验验证。该传感器由熔接在两根单模光纤之间的锥形七芯光纤制成，形成单模光纤—锥形七芯光纤—单模光纤的级联结构。由于单模光纤和七芯光纤的纤芯不匹配，容易激发高阶模式，被激发的多种模式的光波继续沿着七芯光纤传播，然后到达锥形区域。由于锥度直径的急剧减小，模式间发生干涉，传感器的灵敏度得到提高。制备了不同直径的锥形七芯光纤，并对其模间干涉和超声测量进行了对比分析。超声波在水中传播时，将周期性地改变周围液体的折射率，基于锥形光纤的倏逝场效应，调制锥形光纤中光波的传输。该超声波传感器具有制作简单、信噪比高、频率响应宽等特点。

针对用于高温油气井下的光纤布拉格光栅(FBG)传感器弹性封装材料宽温域应变问题,将奥氏体不锈钢材料和试制的铌基恒弹合金材料设计加工成弹性应变元件,并将FBG粘贴于其上封装成传感器。在30~250 ℃宽温域范围内对两个传感器施加拉力进行应变传感实验,对比研究了两种材料的应变传感性能。结果表明:两种合金材料在不同温度下的应变响应线性度均超过0.999;但随着温度的升高,两种合金材料的应变响应灵敏度有下降趋势,重复性降低,迟滞增大,温度影响弹性材料的应变传感性能;在30~250 ℃温度范围内,用试制的铌基恒弹合金材料封装的传感器在重复性、迟滞、线性拟合度和灵敏度稳定性方面均优于奥氏体不锈钢材料封装的传感器。因此试制的铌基恒弹合金可用于宽温域FBG传感器的弹性封装材料。