随着我国铁路建设的飞速发展,铁路沿线的边坡变形失稳问题变得愈发严峻。边坡失稳不仅会造成重大的财产损失和安全隐患,也是铁路建设和运营所面临的技术难题,迫切需要深入研究铁路边坡变形监测预警技术。通过适当的监测手段掌握铁路边坡的健康状况,特别是及时发现边坡变形危害,对确保铁路边坡安全意义重大。本文研究用于铁路边坡变形监测的倾角传感器,突破传感器设计中的关键技术,对建立实时在线监测系统,了解铁路边坡的结构健康安全状况,保障铁路边坡的安全和机车车辆运营安全具有十分重要的意义。本研究的主要工作内容如下:首先,对边坡变形监测的技术手段和应用情况进行归类和分析,总结了光纤传感技术在铁路边坡变形监测中的应用现状以及光纤倾角传感器的研究现状,提出了设计新型高灵敏度的光纤倾角传感器用于边坡变形监测。第二,设计了一种基于FBG的垂直摆式倾角传感器。为解决摆系在摆动过程中机械摩擦较大的问题,提出了一种新型的刀片―V槽小阻力转动结构,可以有效减小转动摩擦,显著提高了传感器的迟滞性、重复性等各项性能;通过最优化理论对传感器的结构参数进行了优化设计,提高了传感器的灵敏度;同时利用具有更高光谱分辨率的FBG-FP作为传感元件以改进垂直摆式倾角传感器,获得了更高的倾角分辨率和精度。第三,设计了一种基于白光干涉测量的光纤F-P垂直摆式倾角传感器。通过优化非本征光纤F-P腔的制作工艺,制备了倾角传感器核心元件;采用非扫描式相关解调方法,具有解调精度高,成本低廉等优点。搭建倾角传感测试系统,对传感器的性能参数进行测试,验证了传感器的稳定性和可靠性。第四,对所设计的光纤倾角传感器应用于边坡变形监测进行了初步的研究探索。设计了两种应用方案,分别将倾角传感器应用于边坡深部变形监测与边坡地表变形监测。最后,对本文进行了总结和展望。