磁场测量有着悠久的历史,早在12世纪,司南作为最原始的磁场测量仪器在航海中被广泛应用。磁场测量在导航、环境监测、生物医学、航空航天和智能电网等诸多领域都有着至关重要的作用,逐步扩大的应用范围促使磁场传感器测量越来越准确、稳定性和分辨率越来越高、体积越来越微小型化。与传统磁场传感器相比,光纤磁场传感器具有体积小、重量轻、抗电磁干扰、灵敏度高等优点,进一步提高了磁场传感器的性能。近年来,光纤传感器与磁流体相结合测量外界磁场成为国内外学者的研究热点。磁流体是一种特殊的磁光纳米材料,在具有液体的流动性的同时又保留了固体的磁性,并且磁流体可呈现出许多特殊的磁、光、电现象,如法拉第效应、折射率可控特性、双折射效应、吸收系数可调特性和线二向色性等。其中尤为重要的一点是磁流体的折射率可控特性,即磁流体的折射率受外加磁场强度的影响。本文将磁流体的这种特性与对折射率敏感的光纤传感结构相结合,以磁流体作为传感介质构成了一种光纤Mach-Zehnder（M-Z）磁场传感器。本课题研究了光纤M-Z传感结构的制作方法和光学特性,及其与磁流体结合后的磁场传感特性,主要完成了以下工作内容:（1）研究了光纤M-Z传感结构的传感原理和特性,并进行数值仿真。首先分析了折射率灵敏度、光损耗和传感结构长度、传感结构偏移量之间的关系,仿真结果表明,传感结构的长度和偏移量都不影响其折射率灵敏度;其次仿真了 M-Z传感结构的折射率特性和温度特性,其折射率测量灵敏度达到-11775.86nm/RIU,温度灵敏度为28.57pm/℃。（2）搭建了 M-Z传感结构制作系统,该系统能够准确的控制传感结构的长度。基于仿真得到的长度、偏移量等参数进行光纤M-Z传感结构的制作,并进行传感特性研究。实验得到其折射率灵敏度为-15568.96nm/RIU,温度灵敏度为25.23pm/℃,实验结果与仿真结果具有良好的一致性。（3）制作了基于磁流体的光纤M-Z磁场传感器,并搭建了磁场测量实验系统。分别测量了传感器在垂直和平行于磁场方向上的传感特性,其最大磁场灵敏度分别为-4.49nm/Gs和0.52nm/Gs;并且测量了传感器的温度响应,在26.69℃～49.75℃的温度范围内,灵敏度达到2.49nm/℃,实验结果表明温度会对磁场测量产生影响。（4）提出了三种不同的解决磁流体的温度和磁场交叉敏感问题的方案:第一种是引入光纤光栅,利用其对温度敏感而对折射率不敏感的特性,实现温度补偿;第二种是传感器自身的温度补偿,利用输出光谱的两个波谷对温度和折射率的测量灵敏度不同,建立双参数解调矩阵,实现温度和磁场的双参数测量;第三种是将M-Z磁场传感器和M-Z温度传感器并联到光纤光栅解调仪上,同时获得两个输出光谱,再对输出光谱进行分析计算,实现温度和磁场的双参数测量。本文首先研究了光纤M-Z传感结构的折射率及温度传感特性,然后分析了磁流体的折射率可控特性,最后将二者结合形成光纤M-Z磁场传感器,并实现了高灵敏度的磁场强度测量。