该文设计并制作了一款简易的拉锥空心光纤的高灵敏度传感器, 通过实验测量了其温度与应力特性。首先利用光纤熔接机在两段标准单模光纤之间熔接一段空心光纤, 再对准空心光纤中间位置进行放电, 同时运用两个步进电机在单模光纤两端施加一定的拉力, 这导致法布里-珀罗干涉仪转换为马赫-曾德尔干涉仪。实验结果表明, 此拉锥过程使光纤传感器的温度灵敏度从理论值0.85 pm/℃提升到69.1 pm/℃, 约提升了81.3倍, 轴向应变灵敏度最高可达3.6 pm/με。该器件具有体积小、结构简单和灵敏度高等特点, 在航空航天、医疗监测等领域具有广阔的应用前景。

为了实现复杂、恶劣环境下工程机械表面无损的应力监测方式，实现对大型工程机械的实时动态监测，提出了基于磁控溅射技术的光纤布拉格光栅(FBG)应力传感器封装方法。并对完全嵌套(整个栅区嵌套毛细铜管)和两端嵌套(栅区两端嵌套毛细铜管)两种封装方法开展了研究。从理论分析和有限元仿真的角度比较了传感器的增敏效果，前后结果一致。制备了传感器实物并进行了温度、应力和对比实验。仿真实验结果表明，该模型下FBG传感器能提高约7.5%的灵敏度。温度实验表明第二种封装结构的温度反馈相关系数R2达到了0.99948，在30 ℃?80 ℃范围内呈现良好的线性度；应力实验的相关系数R2也达到0.99924，灵敏度为6.14 pm/MPa，在该实验搭建的解调系统下精度达到0.05 MPa，可以快速、精确地解调应力。对比实验表明，光栅解调仪组成的监测系统比应变片组成的监测系统具有更高的精度，最大偏差值减小了59.8%。嵌套毛细铜管的金属化方式结合有机胶固定的封装结构简单、灵敏度和精度高，可以满足大型工程机械表面无损实时健康监测的需求。

提出了一种感测单元不直接接触流场的微剪切应力传感器结构，详细阐述了其感测单元MEMS制作工艺。采用热氧化硅掩膜方法解决了硅深刻蚀的选择比问题；优化后的硅深刻蚀工艺参数：刻蚀功率1600 W、低频(LF)功率100 W，SF6流量360 cm3/min，C4F8流量300 cm3/min，O2流量300 cm3/min。采用Cr/Au掩膜，30 ℃恒温低浓度HF溶液解决了玻璃浅槽腐蚀深度控制问题；喷淋腐蚀和基片旋转等措施提高了玻璃浅槽腐蚀表面质量。采用上述MEMS工艺制作了微剪切应力传感器样品，样品测试结果表明：弹性悬梁长度和宽度误差均在2 μm以内、玻璃浅槽深度误差在0.03 μm以内、静态电容误差在0.2 pF以内，满足了设计要求。

利用锗酸铋（BGO）晶体的弹光双折射与电光双折射可以相互补偿的特性，设计并研究了一种新型光学应力传感器。折射率椭球分析结果表明，在垂直于BGO晶体的(111)晶面方向上同时施加应力和电场，晶体的弹光双折射能够被电光双折射所补偿，因而可以实现应力的闭环光学测量。光学传感单元主要包括两个棱镜偏振器和一块平行四边形的BGO晶体，该晶体自身能够通过对光波的两次全反射产生0.5π的光学相位偏置，因而不需要附加四分之一波片。实验测量了30 kPa以内的压缩应力，被测压缩应力与补偿电压之间具有较好的线性关系，且每1 kPa压缩应力所需要的补偿电压约为4.26 V。

以光纤光栅为敏感元件,设计并实现了一种基于圆柱结构的三维应力传感器.该传感器由三个光纤布喇格光栅等角度粘贴在圆柱体探头而实现.对这种三维传感器应用材料力学理论进行了传感原理的推导与分析,并进行了任意方向上应力大小的传感测量实验.实验表明:这种传感器可以准确测量三维空间任意方向的应力大小及方向,测量线性度高;在0-5N的测量范围内,误差不超过±1.58%,分辨率为9.2×10－3N.

分析了F-P 光纤应力传感器工作原理，提出了F-P 光纤应力传感器的数学模型，设计了F-P 光纤应力传感器弹性体结构、光电转换系统。F-P 光纤应力传感器光源电路设计采用APC 电路。APC 电路由两个运算放大器和晶体管以及外围电路组成，采用背向光反馈自动偏置控制方式，即用半导体激光器组件中的PD 光电二极管监测LD 背向输出的光功率。对F-P 光纤应力传感器进行了静态特性标定试验，试验结果表明，该传感器具有较高的测量精度，能够满足工程测量要求。

介绍了一种基于光纤应力传感的山体滑坡预警监测系统.阐述了分布式光纤应力传感原理与滑坡体内应力监测方法,设计了应力测量范围0-15Mpa,空间分辨率2m,测量距离1km的山体滑坡监测系统,并实验验证了监测方法的可行性.