微纳米领域科学技术快速发展对实验力学提出了更高的要求。碳纳米管因其优异的力-光谱性质可成为优异的微尺度力学传感介质或传感器。前期工作已提出了基于拉曼光谱的碳纳米管平面应变传感实验理论模型和应用技术，实现了针对任何非拉曼活性的固体材料表面微尺度范围内平面应变分量的非接触传感测量，但是在实验系统偏振高精优化控制、传感性能的评估方法与标定手段、传感介质制备方法标准化与多样化等方面尚有大量的工作需要深入展开。本文针对碳纳米管应变传感方法在实验力学测量中的应用，围绕着其传感性能和方法实用性的提高开展了一系列的优化工作。首先，本文对拉曼光谱系统的偏振控制方式进行改进，成功的实现了双偏协同控制，并设计了专用的偏振控制装置。随后，本文围绕碳纳米管应变传感性能，分析了表征传感性能的各项参数，并逐项提出了改进、优化、提高的可行技术路线。以此为基础，本文对其传感介质材料和制备工艺进行优选和改进，建立了三种传感介质薄膜的标准化制备方法，并以这三种方法制备的碳纳米管/环氧树脂复合薄膜开展了一系列标定实验，获得了各方法所得薄膜材料的各项传感性能关键指标，并进一步分析讨论了导致传感性能差异性的力学机理，从而确立了具有不同传感特性特点与适用对象优势的制备工艺。最后，本文将优选出的碳纳米管薄膜应用于I型裂纹尖端应变场的传感测量中，拉曼实验得到的应变场与理论解在趋势上吻合。