光纤超声波传感器具有抗电磁干扰能力强、耐腐蚀、体积小、重量轻、耐高压、灵敏度高、响应速度快等优点,近几年已成为光纤传感研究领域的热点。常见的光纤超声波传感器类型主要包括干涉型以及光纤光栅型。干涉型光纤超声波传感器具有种类多样、探测频带宽等优点,但也有一些缺点,如易受损,对温度、应变等参量存在交叉敏感,在超声波探测过程中易受低频信号的干扰,不易进行复用等。相比较而言,光纤光栅型超声波传感器则具有系统稳定、抗干扰能力强、易于复用等技术优势,具有重要的研究价值。目前,光纤光栅型超声波传感器在灵敏度提高、结构优化、多参量探测等方面仍需进一步研究。本论文针对这些问题,根据相关的理论分析和实验研究,优化设计并制作了三种光纤光栅型超声波传感器,并对其各自的超声波传感特性进行了测试、评价、分析、优化,以满足不同应用需求下的超声波检测。本论文的主要工作如下:（1）针对基于单一光纤光栅结构的超声波传感器灵敏度不高的问题,设计制作了一种波长失配型光纤光栅超声波传感器,其创新点在于超声波作用下特殊设计的增敏支架对两根光纤光栅分别起拉伸与挤压的“推挽”作用,从而使原本匹配的两根光纤光栅中心波长反向漂移,导致失配,进而实现传感器对超声波的响应灵敏度倍增。实验结果表明,该传感器对频率为300 KHz、1 MHz、5 MHz脉冲超声波的响应信号信噪比分别为56.9 d B、53 d B、31.8 d B,幅值分别为7.26 V、2.95 V、0.2 V,而单一光纤光栅型结构的传感器所探测到的频率为300 KHz的超声波信号的信噪比、幅值分别为31.5 d B、4.08 V。（2）为避免使用增敏支架,微型化传感器结构,以实现传感器对水下目标物体分层检测并成像的目标,设计制作了一种微腔结构型光纤光栅超声波传感器。超声波作用下,微腔的形变以及腐蚀后光纤光栅自身对超声波的响应共同作用,使该传感器灵敏度得到提高。分层检测成像结果表明,该传感器对水下目标物体的探测深度约为60.9 mm。（3）针对光纤光栅超声波传感器无法满足地磁勘探中获取地质结构磁信息的需求,设计制作了一种光纤光栅型双参量（超声波、磁场）传感器。相较于前两种传感器,该传感器在进行超声波探测时的耦合方式由液体耦合（水）转变为空气耦合,更能满足实际勘测需求。此外,该传感器还实现了对磁场的稳定性探测,即具有多功能化特点。（4）对比总结了所设计的三种传感器的优缺点,分析了目前所做工作的不足之处,并根据所存在的问题制定了下一步工作计划。