随着国民经济和社会发展，旋转机械朝大型化、高速、重载、大功率方向发展，其轴系结构越来越复杂，从而导致网机耦合，诱发轴系扭振，并造成扭转疲劳，严重时甚至导致部件的瞬时破坏，故旋转机械扭转振动问题日趋严重，已成为引起旋转机械故障的重要原因之一。扭振检测对于旋转机械运行状态评估具有重要意义，而现有的扭振测量技术在传感器安装的方便性，信号的传输与处理，抗干扰等方面还存在问题。因此，深入研究旋转机械扭振测量方法、改善监测装置性能、开发和完善扭振测试系统，已成为旋转机械状态监测和故障诊断领域的迫切任务。　　论文旨在将体积小、重量轻、抗电磁干扰强及一线多点、无源多场的光纤光栅（Fiber BraggGrating，FBG）这一新型传感技术引入旋转机械扭振检测，突破现有扭振传感方法的局限，为光纤光栅扭振传感器实用化提供理论依据，开辟旋转机械扭振检测新途径。为此，重点研究基于光纤光栅的旋转机械扭振传感原理和实验方法，通过探究分析旋转机械扭振的动力学特性，建立光纤光栅扭振应变传递模型，设计光纤光栅扭振传感体结构，获取光纤光栅扭振传感信号，探讨基于希尔伯特-黄变换的旋转机械扭振特征提取方法，开展光纤光栅扭振传感器的测试分析和实验验证，提出基于光纤光栅的扭振传感器设计理论和方法。论文的主要工作如下：　　1、在剖析旋转机械扭振现象的基础上，建立了旋转机械扭振动力学模型，并对光纤光栅扭振传感体结构形式、动态应变检测性能、光纤光栅参数选择、信号解调方法进行了深入研究，提出了一种基于光纤光栅的旋转机械扭振测量方法，解决传统电测方法线路复杂、信号传输困难以及抗电磁干扰能力差的难题；探讨了旋转机械光纤光栅扭振应变传递特性，建立了旋转机械光纤光栅扭振应变传递模型，得到了扭矩/角位移到光纤光栅波长变化量的函数关系式，为光纤光栅扭振传感体结构设计与实验研究提供理论支撑。　　2、通过分析旋转机械扭振检测的要求，提出了两类光纤光栅传感体结构（接触式和非接触式）设计方案。研究了以转轴为弹性元件的传感体结构及其传递模型，讨论了弹性元件参数和光纤光栅粘贴方式，静态标定实验结果表明光纤光栅应变和输入扭矩呈线性关系，线性度达到99.8％，扭矩检测灵敏度为3.78με/Nm；采用有限元理论分析了以惯性环为弹性元件的传感体结构参数对其动态特性的影响。针对非接触式扭振传感器，提出了一种基于磁耦合探头的光纤光栅非接触扭振检测方案，优化了非接触传感探头的结构和参数，实验结果表明在量程为1mm时检测灵敏度为1.14μm/pm，线性度误差只为0.9%，通过动态特性分析及性能测试可知，该传感探头能够满足非接触扭振检测的要求；这不仅为试验测试提供了选择依据，而且丰富和发展了现代测试理论和旋转机械在线监控技术。　　3、根据旋转机械光纤光栅扭振测试特点，提出了旋转机械光纤光栅扭振检测集成系统设计方案。设计了旋转机械扭振检测试验平台，完成了被测转子结构设计，选择了加载方式并设计了加载装置，确定了被测对象上传感器的布置和粘贴，解决了光纤布线以及信号的旋转传输问题。开发了集成测试系统软件平台，实现了光纤光栅以及电测数据的采集、传输、储存以及分析和处理，并对测试对象进行了以动态方式将实验测试及相应测点的结果三维可视化。　　4、通过旋转机械扭振激励源分析，确定了扭振测试实验方案，开展了光纤光栅扭振检测方法实验测试，完成了两种接触式弹性结构体在正弦和阶跃激励下的扭振响应测试。针对测试过程中出现的弯振耦合现象进行了弯振信号解耦；通过对信号进行希尔伯特-黄变换的包络谱分析和小波变换时频谱分析，提取扭振激励信号特征量；通过对运行全过程数据时频分析，有效获取了扭振发生时间及激励源特征信息，为旋转机械运行状态安全性的判断提供依据。通过与电测信号对比分析，发现两种结构的光纤光栅扭振传感器的特征信号优于电测传感器，且抗电磁干扰性能好。