钢绞线在复杂的工程环境中可能会出现断丝现象，为了有效识别断丝信号，制作了一种将光纤布拉格光栅（FBG）应变传感器内嵌预压至钢绞线中心丝的自感知钢绞线。分析自感知钢绞线对断丝信号识别的灵敏性，探讨了拉索损伤面积和损伤位置与断丝信号强弱的关联性。以普通钢绞线损伤面积、损伤位置和传感器位置为研究变量，对由16束普通钢绞线和3束自感知钢绞线组成的拉索展开三组张拉断丝实验。实验结果表明：各自感知钢绞线能精确识别断丝信号，且断丝信号与自感知钢绞线中FBG的分布位置无关；各自感知钢绞线识别到断丝信号的时间基本一致，且FBG传感器采集的断丝信号强弱与普通钢绞线的损伤位置和程度有关。

提出了一种在锂离子电池制作过程中粘贴镀金光纤布拉格光栅(FBG)传感器的锂离子电池原位检测方法，该方法可用于采集锂离子电池的初始物理量。研究了将镀金FBG传感器埋入锂离子电池的位置及方法，分析了埋入镀金FBG传感器后电池的性能。对锂离子电池进行了充放电实验,并拆封了实验所用的电池样本。实验结果表明，镀金FBG传感器可用于一般环境下的温度采集；锂离子电池中FBG传感器的镀金层遭到腐蚀，导致FBG传感器的波长产生漂移，镀金层避免了裸FBG传感器的结构受到破坏，因此对FBG传感器重新标定后，可采集电池内部的温度。该研究为应用于锂离子电池原位检测的FBG传感器的选择提供了参考。

使用单个光杠杆监测传感器应变时, 传感器两端的被夹持部位受力后易与电子万能试验机的夹持器产生滑移。为了消除滑移影响以提高测试精度, 本文使用两套光杠杆建立了测量弹性受力部位呈非等截面的光纤布拉格光栅(FBG)传感器等效应变系数ηεeff的实验测量系统。测试时, 将两套光杠杆的平面反射镜分别安放在传感器弹性受力部位两侧的固定端端面上,测量出两个固定端在受力变形后的相对位移和相应的FBG中心波长变化量。然后, 使用曲线拟合法和累加均值法对实验测得的数据进行处理来获得ηεeff。建立了仿真模型, 得到了ηεeff预估值并与实测值进行了对比。结果显示: 实验测得的ηεeff为0.681 7 με /pm, 精度为0.91%, 与仿真获得的预估值0.672 0 με/pm相差仅为1.42%。该方法满足了准确测量非等截面结构FBG传感器应变系数的要求。

建立了组合梁与光纤布拉格光栅(FBG)传感器应变传递的力学试验模型，得出组合梁结构实际应变与表面式光纤布拉格光栅传感器应变的关系。对影响表面式光纤布拉格光栅传感器平均应变传递率的影响因素进行了理论分析，得出胶接层弹性模量，胶接层的宽度以及光纤的粘贴长度对应变传递率影响较大，通过实验确定它们之间的最佳组合，为以后的实际工程应用提供了参考。

光纤光栅传感器相比与传统传感器，其特有的轴向敏感性决定了它的探测距离在传感器的不同方向上是有差异的，因此光纤光栅传感器的布置角度对于传感器网络的性能具有很大的影响。基于传统传感器的概率探测模型，本文提出了一种贴合光纤布拉格光栅传感器实际特点的探测模型，并通过实验验证了其正确性，继而利用这一模型，采用粒子群优化算法进行了光纤光栅传感网络的优化布置。最后，同不考虑布置角度的优化布置方法进行了比较，结果表明，在实际应用中考虑布置角度对于传感网络性能具有很大的提升。

结构健康监测中，光纤布拉格光栅(FBG)传感器性能蜕化将会严重影响整个监测系统的稳定性和准确性。而高温、高压等恶劣条件，均可能导致FBG传感器性能蜕化。基于光纤光栅传感器温度传感原理，分析了温度引起光纤光栅传感器性能蜕化的机理，并通过软件仿真和相应温度循环实验，分别考察了温度对不同FBG传感器性能蜕化的影响。实验结果表明，温度对FBG传感器性能蜕化的影响与FBG传感器自身质量参数有关。对于普通FBG传感器，随着温度循环次数增加，反射光谱峰值逐渐降低；而对于刻写完成后，光纤中仍含有少量氢分子的FBG传感器，随着温度循环次数增加，反射光谱不仅峰值逐渐降低，而且中心波长逐渐发生蓝移。

基于用于过程控制的对象链接和嵌入(OPC)技术，以Visual C++6.0为编程环境，开发了光纤布拉格光栅(FBG)温度监测系统软件。该软件对所采集的数据进行去除噪声和去除突变预处理，采用直线标定或曲线标定方法对温度进行标定，监测效果较好。该软件克服了采用常规组态软件进行FBG监测系统软件设计所带来的缺陷，有利于FBG传感系统的推广应用。

基于光纤光栅应变传感的基本原理以及粘弹性力学的基本理论,建立了一种简化的光纤光栅应变传感器光力转换的时变方程。方程的建立忽略封装基体和纤芯的粘弹性力学行为,同时综合考虑观测环境封装基体粘结层(或涂层)光纤纤芯之间的弹性和粘弹性力学耦合机制。所建立的方程既包含了传感器的所有几何特征参数和力学特征参数,又可大为简化光力转换的时变分析过程,从而为光纤光栅应变传感应用于大型工程结构健康监测的长期性能评估(包括参数标定、信号校正、精度分析及误差估算)提供较为可靠、实用、简便的理论分析工具。

提出了对基于扫描激光器的光纤布拉格光栅(FBG)传感系统进行掺铒光纤(EDF)/双波拉曼混合放大的方法,大幅度提高了该光纤布拉格光栅传感系统的传输距离。该方法以高功率扫描激光器作为光源,采用双波长拉曼放大的方法对信号进行低噪声双向放大,再利用系统中间的两段掺铒光纤,将剩余的拉曼抽运功率用来产生自发辐射光和放大传感信号,使得整个系统能在超长的传感距离上获得良好的信噪比(SNR)。实验表明使用一台扫描激光传感分析仪、一只170 mW的拉曼抽运和一只2 W的拉曼抽运,可以使传感距离达到100 km以上,并且传感系统的光纤布拉格光栅反射信号均能获得超过7 dB的良好信噪比,从而实现在超长距离上的光纤布拉格光栅传感。