涡轮流量计具有测量精度高,重复性好,形小质轻,加工零部件少和可靠性高等优点,因而被广泛应用于科研实验和国防科技等诸多领域的流量测量中。传统涡轮流量计均采用电磁检测原理,但这种检测方式在强电磁环境中使用时容易受到电磁干扰,并且它所产生的附加电磁阻力矩会影响涡轮转子的转动。因此,在一些有特殊要求(如强电磁、高温高压)的测量环境中,传统的电磁涡轮流量计无法满足测量要求。另外,针对大范围变化的流量测量需求,提高涡轮流量计的量程比也亟待解决。为此,本文以涡轮流量计为研究对象,利用光纤传感器耐高温高压,不受电磁干扰以及远程测量的优点,提出了一种新型的光纤涡轮流量检测方法,针对上述问题开展了以下几个方面的研究:首先,提出并设计了双圈同轴式光纤的涡轮流量传感测量方法。通过对光纤探头的选型设计,设计了一种双圈同轴式光纤涡轮流量传感器,研究了其流量测量的工作原理及测量优势,指出其特点在于响应快、耐高温高压、不受电磁干扰和远程测量。之后,对双圈同轴光纤传感器的工作原理进行了描述,进一步,对该型光纤传感器的光纤出射光强场的分布模型和调制特性进行了深入的理论研究,进而完成了对光纤探头的尺寸设计。通过计算说明了该型光纤传感器的静态特性指标,包括测量范围、灵敏度、线性度等,针对其非线性特性研究了LS-SVM的非线性校正方法。在设计了光纤探头的强抗压密封安装方式的基础上,研制了4组不同规格的光纤涡轮流量传感器的实物。其次,研究了提高光纤涡轮流量计量程比的方法。通过建立涡轮流量计的理论数学模型并进行数值仿真计算,结果表明电磁涡轮流量计的电磁阻力矩在小流量测试时对涡轮转动影响较大,从理论上说明了光纤检测方式能够去除电磁阻力这一因素的正确性。接着,分析了涡轮流量计的输出特性,由于涡轮流量计的标定量程范围仅利用了线性区域,而非线性区约为输出特性1/3占比,为此提出了分段线性化法,用于非线性区的扩展测量,从而提高量程比。采用数学模型的计算结果对涡轮流量计输出特性的非线性区分段线性处理,开发了流量计扩展量程的多段线性模型,为光纤涡轮流量计的实验验证奠定了理论基础。然后,对光纤涡轮流量计进行实验室流量测量的验证。设计了光纤流量传感器的后处理电路,分析讨论了涡轮转动频率的时域和频域测量方法,选用了频域FFT方法作为流量检测的主要算法,自主搭建了一套基于LabVIEW的计算机在线流量测量的实验系统。以DN20涡轮流量计为测试对象,通过多组流量测量实验验证,说明了光纤涡轮流量计的准确性与可靠性。实验结果表明,光纤涡轮流量计的量程比相较于电磁式涡轮流量计提高了近3倍。通过实验说明设计的双圈同轴光纤涡轮流量计有效可靠,提高了量程比并且不受电磁干扰。最后,研究了基于DSP的智能光纤涡轮流量计及其在发动机上的应用。通过设计硬件系统和软件算法,研制了基于DSP的智能光纤涡轮流量计实物。基于超燃冲压发动机智能分布式控制系统的应用需求,设计了分布式控制系统结构,对燃烧室多传感器监测系统进行了深入研究,针对其中对燃油流量在线监测的需要,研究了发动机燃油供给循环系统,并分析了主动冷却管道中燃油物性的变化机理,提出了一种燃油流量在线监测的方案,即利用光纤涡轮流量计耐高温高压的优点,实时测量高温燃油管道的出口流量,与燃油密度的神经网络软测量模型相结合,可在线监测供给燃油的质量流量。其中研究了三种密度神经网络软测量模型,对比指出循环神经网络(RNN)软测量模型效果最好,为超燃冲压发动机燃油流量的在线监测提供了一种新的测量途径,具有一定的工程应用价值。