光纤布喇格光栅（Fiber Bragg Grating）是目前最具有发展前景的光无源传感器件之一，因其具有许多独特的优点而被广泛应用于传感测量领域。利用FBG体积小、质量轻和柔性可弯曲的特点，容易将其埋入复合材料内部形成具有传感特性的智能复合材料；利用各种复用技术可以组建分布式FBG传感网络，以减小传感系统成本；利用FBG传感器本质安全的特性，可以将其使用在强电磁干扰以及对防火、防爆要求严格的环境下。本文以提高光纤光栅传感网络中传感器复用容量、增强传感器在实际工程应用中的生存能力以及后期维护性为目标，设计和实现了总线拓扑结构的大容量光纤光栅传感网络与系统，本论文的主要研究成果如下：设计和实现了一种总线拓扑结构的频域反射（OFDR）光纤光栅传感网络和系统，以解决光纤光栅波分复用传感网络中传感器复用数量受光源带宽和传感器测量范围限制的问题。布置8个同波长的强反射率光纤光栅于基于OFDR的总线拓扑结构光纤光栅传感网络支路，成功实现光纤光栅传感器波长和位置的同步解调，恒温实验表明系统的波长重复性为±5pm。此外，研究了基于频域反射技术的光纤光栅非均匀应变测量系统，对结构损伤附近的非均匀应变进行了测量，测量结果与理论仿真具有较高的吻合度。对组建光纤光栅传感系统所需要的关键模块进行了设计和实现，包括：低噪声光电转换模块、宽带光源和掺铒光纤放大器、波分复用传感系统波长扫描模块、时分复用传感系统波长扫描和时序触发模块以及光脉冲调制模块。发明了全双工三端子上下载波分复用器，用于构建一种总线拓扑结构的波分复用光纤光栅传感网络，以提高传感器的实际工程生存能力和后期可维护性。上下载波分复用器具有光分路器的功能，但其与后者相比不会带来明显的光谱强度损耗。试验表明基于上下载波分复用器的总线拓扑结构光纤光栅传感网络波长分辨率小于1pm，长期波长稳定性为1.7pm。设计和实现了一种总线拓扑结构的大容量时分复用光纤光栅传感网络，以弥补基于频域反射光纤光栅传感网络由于激光器相干长度限制而测量距离较短的缺陷。这种总线拓扑结构的时分复用光纤光栅传感网络克服了串接式时分复用光纤光栅传感网络当中多重反射和光谱阴影对传感容量和测量精度的影响，并且传感器的实际工程存活率得到很大提高。连接17个同波长强反射率FBG传感器于总线拓扑结构传感网络支路，利用TDM技术成功实现17个FBG传感器的波长和位置信息的解调。选出其中的四个FBG传感器进行温度实验，实验测量结果与理论值吻合。基于总线拓扑结构的TDM光纤光栅传感网络的系统容量主要受光源输出功率影响，而目前EDFA非常成熟，通过EDFA放大光源输出功率，系统的传感器容量可以得到极大提升。为了进一步提高光纤光栅传感网络的容量，研究了利用SDM、WDM、OFDR以及TDM四种光纤光栅复用技术混合组建FBG传感网络。设计了利用WDM/TDM相结合组建总线型光纤光栅传感网络，实现对传感网络中34个光纤光栅传感器波长和位置信息的同步解调，实验证明这种总线结构的WDM/TDM光纤光栅传感网络可以进一步提高传感器的复用能力，在大型结构监测领域极具发展潜力。