随着当今社会飞速发展，光纤位移传感器具有结构简单、设计灵活、价格低廉等优点，因而在通信、城市建设、医疗、交通、能源和航天等工业中有着广泛的应用和良好的发展潜力。微位移检测是常规检测的基础，而光纤位移传感器可实现微距的非接触测量，因此将光纤传感技术应用于测量领域，成为技术发展的主导方向，备受人们关注。灵敏度和线性度是位移传感器的主要技术指标，近年来，高精度的位移测量越来越被人们所关注。现阶段，在实际应用中，光纤位移传感器仍存在测量范围不大、线性度不高、抗干扰能力较差等问题亟待解决。反射式光纤位移传感器的被测反射面与传感探头之间的距离发生改变时，接收的反射光强也会随之变化，依据这一原理，通过信号处理后，待测位移量便可由反射光强度的变化来得出。本文设计了一个基于塑料光纤和数字锁定放大器的高精度塑料光纤位移传感器。采用芯径大的塑料光纤作为传光及传感器件，并对光纤传感探头结构和信号处理系统进行改进。本文首先通过对传统的光纤位移传感器的分析研究，创新性的提出以芯径大的塑料光纤来代替先前的石英光纤。在此基础上，对光纤传感器探头结构进行了探究对比，通过几何光学分析，提出了一种两发送一接收的组合式探头结构来制作光纤位移传感器。其次，介绍了反射式光纤位移传感器和数字锁定放大器的基本原理，并构建了基于数字锁定放大器的信号处理系统对接收的双路信号进行处理，同时设计搭建了预处理电路，包括基于单片机的信号发生装置、LED驱动电路、电流-电压转换电路、前置运算放大电路等。再次，从硬件和软件两方面入手，阐述了基于TMS320F2812设的数字锁定放大器，同时采用Multisim、Protel99SE等软件进行仿真，不断完善设计方案。最后通过整个系统的检测，完成对数据的处理，并对课题工作进行总结分析与展望。实验结果显示，在0~3mm范围内传感器输出与位移成线性关系，灵敏度为2.12mV/μm，线性度为0.6%，从而实现了在较大的测量范围内有很好的线性。此种设计很大程度的扩大了塑料光纤的使用范围，并且克服了传感器原始的测量缺点，使传感器精准度得到极大的提高，并且考虑到了其对线性化精度的需要。