多年来,随着经济的不断发展,越来越多的大型工具、建筑及土木工程结构投入使用,螺栓作为各结构中应用最广泛的连接件,往往容易受到人们的忽略,但在现实生活中,很多表现形式不同的重大事故都是由于螺栓失效而造成的,在这其中,螺栓松动是最常见的失效方式。为了保障各种大型器械、工程、用具等的结构安全性,降低事故的发生率,通过结构健康监测的方法掌握螺栓的松动状态已成为必然要求与必然手段。近年来,智能螺栓由于其高度集成化、监测有效性等优点,已成为结构健康监测领域中的一个重要研究分支与研究热点。由于光纤的优越性能,越来越多的研究人员聚焦于基于光纤传感技术的智能螺栓的研究中。本文在分析与研究目前现有智能螺栓技术的基础上,提出了一种基于光纤传感技术的智能螺栓,分别从设计、制作、测试、应用几个方面对智能螺栓进行了系统的介绍,并将其作为智慧单元之一安装到光纤智能电网系统中进行监测测试,利用导线舞动模拟试验机模拟了多种实际应用工况,验证了智能螺栓的有效监测性能。本文的研究内容主要包括以下几个方面:1、介绍了结构健康监测及其在螺栓松动监测中的应用,对国内外螺栓松动监测的研究现状进行了分析,详细介绍了智能螺栓特别是基于光纤传感技术的智能螺栓的研究进展。2、提出并设计了一种基于光纤光栅传感技术的智能螺栓,详细介绍了智能螺栓的内部结构设计,基于螺栓的受力模型,对螺栓机械强度、力学传递特性、外界不均匀作用力影响、温度补偿、传输损耗等方面进行了优化。3、基于本研究提出的智能螺栓设计方案,制作了用于实际监测的智能螺栓,并分别对智能螺栓的结构稳定性、温度响应特性、松动表征等特性进行了相应测试。测试结果表明根据该设计方案制作成的智能螺栓具有良好的结构稳定性,能有效解决温度应变交叉敏感的问题,同时通过智能螺栓松动状态与监测应变的标定实验建立了螺栓松动标定曲线,并在此基础上设置了失效阈值,实现了智能螺栓监测的可靠性与准确性。4、为验证智能螺栓的实际监测性能,将智能螺栓作为智慧单元之一安装到光纤智能电网系统中,开展长期松动监测测试。在此过程中,为尽快了解智能螺栓在监测过程中的工作状态,利用导线舞动模拟试验机对智能螺栓的松动监测性能进行应用测试,模拟了多种不同的实际应用工况测试智能螺栓的监测性能。试验结果表明,基于松动标定曲线,智能螺栓能有效在电网环境中实现对自身松动状态的监测。此外,智能螺栓在输电线路舞动工况下的测试结果表明,其低频区特征频率能有效反应输电线路的舞动频率且不同的特征频率可表征导致输电线路舞动的不同影响因素。