在机械设备中,温度的升高会导致机械部件的热变形,使机械设备产生损伤。因此,机械健康监测与管理中获取温度场分布对于精确部件制作、提高部件寿命、减少损失等都有很重要的意义。由于光纤光栅具有抗电磁干扰强、不受光源稳定性影响的优点,并且便于通过复用技术构成传感器网络,可实现分布式测量,因此利用分布式光纤光栅能够测得机械设备的温度分布。经过光纤光栅监测系统采集到机械结构上分布式多点温度数据,可获取结构的温度场分布建立基于分布式数据的温度场函数模型,即得到温度与位置、时间参量的关系,便于更全面地了解设备各个位置上的温度信息并进行短时间的温度预测。本文以金属板表面温度场为研究对象,分别对其稳态温度场模型和非稳态温度场模型进行研究,并建立基于分布式光纤的温度监测系统。主要研究工作如下:(1)建立稳态温度场的理论模型。利用粒子群算法优化B样条模型,提出粒子群B样条模型。针对单峰和双峰函数进行建模,与三次样条模型及高斯径向基函数模型进行比较。用有限元分析软件ANSYS对金属板表面稳态温度场进行仿真,取分布式多点温度进行建模进一步证明粒子群B样条模型有较小的误差及较好的相关性。(2)建立非稳态温度场的理论模型。将灰色模型与自回归模型进行组合,提出灰色自回归模型。对假设的时序序列用该方法进行建模,与二次建模的灰色模型及自回归模型进行比较。用ANSYS对金属板表面非稳态温度场进行仿真,对仿真数据进行建模进一步证明该模型可以较好的进行短时间的温度预测。(3)研究分布式光纤光栅温度传感原理及复用技术,并构建基于分布式光纤的金属板表面温度监测系统。设计监测系统组成,规范并实现监测流程,实现对金属板表面多点温度的有效监测。通过大量的标定实验及测量实验。得到用于温度场建模的分布式多点温度数据,并用红外摄像仪验证测量值可靠性。(4)根据实验得到的金属板表面分布式多点温度数据,按理论建模方法得到金属板表面稳态温度场模型及金属板表面非稳态温度场模型,比较模型性能。