光纤MEMS法珀传感器具有灵敏度高、体积小、抗电磁干扰、耐高温、可靠性高、可批量化生产等优势,非常适用于航空航天等领域中大气物理量的传感。本文针对大气物理参量高精度、同时测量的需求,开展了光纤MEMS复合法珀传感器的研究。对光纤MEMS法珀压力传感器中影响测量精度的因素进行理论分析,提出法珀微腔内部残余气压长期监测方法。研究了高精度光纤MEMS复合法珀折射率和温度、气压和温度传感器,实现了双参量同时传感和温度补偿。本文的主要工作包括:1、研究了复合法珀微腔干涉理论模型和基于光谱的复合法珀微腔干涉混合解调方法,将傅里叶变换法和谱峰追迹法相结合,实现大动态范围和高分辨率的解调,比传统的傅里叶变换法解调精度提高了52.8倍,为复合法珀腔多参量传感器的研究奠定了基础。2、研究了光纤MEMS硅-玻璃复合法珀腔压力传感器的传感特性,构建了硅膜片形变量与微腔残余压力和热应力的关系模型,分析了二者对传感器热稳定性的影响。实验分析对比了利用阳极键合技术和热压键合技术制作的传感器的性能。提出一种无需破坏或改变现有光纤传感器结构的微腔残余气压测量方法,为残余气压的长期监测和筛选高精度传感器提供了手段,并对两种工艺制作的传感器残余气压的大小进行了实验验证,为评估键合质量提供了有效依据。3、研究了光纤MEMS复合法珀微腔大气折射率和温度双参量传感器。利用硅-玻璃-硅三层结构,构成复合的法珀硅腔和开放的法珀空气腔,分别用于温度测量和大气折射率测量。分析了双参量传感原理,利用硅腔的温度单参量高灵敏度敏感特性对空气腔的折射率-温度交叉敏感误差影响进行了有效补偿,实现高精度、高稳定性的双参量同时传感。4、研究了光纤MEMS全硅复合法珀大气压力与温度双参量传感器。利用热膨胀系数相同的单晶硅基底和带有微腔的硅膜片直接键合构成温度敏感的硅腔和压力敏感的真空腔,解决了键合界面热应力的问题。研究了双参量交叉敏感原理和高温下温度传感特性。实验证明传感器的热应力和残余气压问题有明显改善,压力测量的热稳定性有显著提高。实验测试了传感器在高温宽温范围下的双参量传感特性,为高温恶劣环境下的双参量高精度同时测量提供了方法。