近年来，由于纤维增强型复合材料以其质量轻、强度高、耐腐蚀、易于成型等优点在航空航天运载器等尖端科技领域得到了越来越多的重视。不同于常规应用环境，在上述领域的复合材料结构产品诸如燃料贮箱、超导设备、核聚变设备等，在其原材料制造、结构加工成型、服役使用等过程中都需要经历高低温交变、高压力差交变的恶劣环境。结合复合材料产品自身损伤渐进性、隐秘性、局部应变非均匀等诸多特点，对于上述产品的结构健康监测也成为了科研工作者的研究热点。传统的电类传感监测手段受限于传感机理、组网技术以及尺寸大小时常在复合材料监测领域无法有效地完成监测任务。而光纤传感技术作为新一代的智能传感技术，其特有的耐高低温、抗电磁干扰、量小质轻、便于复用组网、易于嵌入等优势使得其在复合材料结构健康监测领域具有广阔的应用前景。但是在高低温环境下针对复合材料结构进行健康监测这一特定的应用需求，光纤传感技术的相关理论还有待完善，技术环节也有待提升。　　本文以克服光纤传感技术应用在上述监测环境以及监测对象下的相关理论障碍和技术难题为目标，开展了以下相应的研究工作：　　由于光纤光栅存在温度-应变交叉敏感，而在高低温环境下相应的热光系数、弹光系数等基本参数缺乏研究造成在进行应变测量时的温度补偿缺乏理论的参数。所以提出法布里珀罗（FP）传感器与光纤光栅（FBG）相结合的复合传感器来对光纤光栅自身在高低温环境下的热光、热膨胀系数进行测量，研究了复合传感器的制备与保护工艺，同时在常温区段进行了验证性的实验，取得了与相关文献中的理论值一致的结论。将上述复合传感器应用在低温环境与高温环境，并分别获得了热膨胀系数、热光系数与温度的对应计算函数。通过光纤光栅在低温环境下的动态热应变实验，获得了低温环境下弹光系数对应温度的计算函数，之后在液氮温度环境下对光纤光栅进行了静态拉伸测试得到了在液氮温度下的弹光系数。并分析了上述实验得到数据的有效性与可信性。　　光纤光栅在高温条件下机械强度下降无法完成应变测量，同时量程有限。为了克服上述问题，设计了一种大量程的光纤EFPI-FBG复合传感器，并对传感器在高、低温环境下的应变-温度同时测量的性能进行了测试，并基于上述结构改进设计了一种可以嵌入复合材料胶层内部的嵌入式光纤光栅温度传感器。　　为了解决传统的电类传感以及光纤光栅解调方式无法针对复合材料非均匀应变场进行测量的问题，引入光纤光栅频域反射传感技术对复合材料单层板粘接结构在受到拉伸应力时胶层内部出现的非均匀应变场进行了有效测量。　　最后研究了在复合材料结构生产成型过程中将光纤光栅嵌入到碳纤维布、蜂窝材料等结构夹层内部的相关工艺，并利用光纤光栅传感系统对全碳纤维复合材料机翼的模拟运载工况、模拟飞行工况以及高温热力耦合工况下的整体应变进行了相关测量。