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现代精加工中,热误差以占总误差40%-70%的影响比例成为限制数控机床精加工精度的重要因素。因此,控制机床热误差对于提高机床加工精度至关重要。目前,误差补偿法是减小热误差最主要的方法,而进行热误差补偿,首先必须检测得到机床温度场,但是传统的测温系统存在诸多不足。相比而言,光纤Bragg光栅温度传感器不仅安全可靠、抗电磁干扰、耐腐蚀、而且体积小、结构简单,测温时具备输出线性,还可实现准分布式式测量,从而成为机床测温的另一选择。裸光纤光栅一般无法直接应用于工程实际当中,对光纤Bragg光栅进行封装设计是其走出实验室研究,走向实用化的关键。纵观光纤光栅测温应用的研究可以发现,虽然光纤Bragg光栅运用到各种测试环境中的封装研究很多,但将光纤Bragg光栅应用于物体表面温度测量的封装研究却很少有人开展。基于此,本文通过理论分析与实验研究,改进了一种封装设计,将光纤Bragg光栅传感技术应用到机床主轴表面的温度测量上来,并通过与另一套参考测温系统进行测温对比,研究了改良后的封装结构实际测温效果。本文首先介绍了当前对机床温度场实际测量研究的情况,以及将光纤Bragg光栅作为温度传感器的研究现状,继而确定了将光纤Bragg光栅应用于机床主轴部件温度测量的思路；然后,对光纤光栅传感的基本原理进行了阐述,介绍了光纤Bragg光栅的应变、温度传感模型及交叉敏感问题,着重分析了光纤Bragg光栅温度传感封装研究的意义、要求及主要方法；同时,研究了裸光纤光栅的测温静态特性,借鉴并改进了一种盒式封装结构光纤Bragg光栅温度传感器,以实验及仿真的方法研究了它的测温性能；接着,针对机床主轴设计并搭建了两套测温系统,热电阻测温系统及光纤光栅测温系统,以热电阻测温系统作为参照,分别以裸光纤光栅及盒式封装后的光纤光栅进行机床主轴温度测量对比研究,发现盒式封装后的光纤Bragg光栅温度传感器具有良好的测温性能,实现了光纤Bragg光栅应用于对象表面温度测量的目的；最后对论文的研究成果及存在的问题进行了总结,并对未来研究工作进行了展望。