液位的准确测量在日常生活,地质监测,工业生产和环境保护等领域有着非常重要意义。而基于光纤式的液位传感器具有测量灵敏度高,尺寸小易于集成,抗电磁干扰,稳定性好,精度高,适用于极端环境,安全可靠和易于复用等优点,逐渐成为研究热点。本论文针对目前光纤式的液位传感系统所存在的一些缺点,如光纤传感网络中光纤故障定位困难,易受功率扰动,光纤结构复杂,解调系统成本高昂,液位测量范围较小和测量精度较低等问题,并提出了相应的解决方案,并对这些实验方案进行了理论推导和实验验证,其主要工作内容包含下列几个方面:1.基于宽带混沌光的差分解调算法的液位测量系统的实验探究。研究了基于浮子-光栅式结构液位传感机理,将宽带混沌光和差分算法运用于液位传感实验系统中,同时实现了光纤故障定位和较强的抗功率扰动能力。在浮子底面直径为45 mm时,实现了54 mm的液位测量范围,2.8 mm的液位测量精度,0.06 m的光纤故障定位分辨率。2.基于波长采样与重构的液位测量系统的实验探究。研究了基于单模-无芯-单模结构的液位传感机理,首次提出对单模-无芯-单模结构干涉光谱进行波长采样与重构的方法,并提出了最小方差算法解调波长漂移。在本系统中,采用可调谐激光器与光功率计代替光谱仪,节省了成本和相对提高了液位测量精度。最终,本系统实现了500 mm的液位测量范围,0.5 mm的液位测量精度。在液体折射率为1.3333,1.3401和1.3505时,液位测量灵敏度分别为20.72 pm/mm,21.85 pm/mm和23.38 pm/mm。此外,该系统还具有分辨不同液体折射率的能力。3.在基于波长采样和重构的液位测量系统基础上,设计了一款自动化,小型化的液位测量系统,并完成相关硬件系统选型与软件程序编写。该自动测量系统单次液位测量时间为800 ms,在液位测量范围为130 mm时,液位测量误差在1 mm以内,液位波动在0.5 mm以内,最小可分辨液位至少为1.67 mm。该系统具有较好的稳定性,且易于集成,非常适用于实际的液位测量环境中。