本文采用F-P可调谐光滤波器和掺铒光纤放大器构建光纤传感系统,并从理论、系统和实验三个方面对光纤传感技术进行深入研究。光纤传感系统具有开环和闭环两种结构,可分别实现应变、气体参量的准分布式、高灵敏度传感。理论分析了开环光纤传感系统中光栅光谱曲线和F-P可调谐光滤波器3-dB带宽之间的数学关系,从理论和实验两个方面研究了光滤波器的非线性特性并对其进行补偿;设计完成了系统的光学、机械、电路和数据处理部分,并对传感网络进行扩展;采用该系统进行应变传感实验,解调灵敏度优于3με,扫描频率达到6 0 Hz。分别采用速率方程和传输方程建立了基于闭环光纤传感系统的气体传感理论模型,分析了泵浦功率和系统损耗对气体传感灵敏度的影响;设计完成了系统的光学、机械和数据处理部分;采用波长扫描技术进行乙炔气体传感,灵敏度优于100 ppm,引入波长调制技术后乙炔气体传感的灵敏度提高至75 ppm,同时还可实现气体种类识别。工作中的主要创新点:1.基于多光束干涉理论建立了F-P可调谐光滤波器的系统模型,研究了光滤波器的非线性特性及其来源;提出了基于开环光纤传感系统的光滤波器非线性特性研究方法,利用波长-电压关系及其多项式拟合分析了光滤波器的非线性特性及波长随机误差;采用两种方法实现了光滤波器的非线性补偿。2.阐明了采用传输方程研究气体传感灵敏度的可行性;深入探讨了泵浦功率和系统损耗对气体传感灵敏度的影响,并从实验上进行验证;理论推导了光纤气体传感系统的检测极限。3.将波长扫描技术和波长调制技术引入光纤气体传感系统,提出了基于虚拟仪器技术的波长调制/二次谐波提取方案,极大的提高了气体传感灵敏度,同时实现了气体的种类识别。