光纤表面等离子体共振传感器是光纤传感技术与表面等离子体共振（Surface Plasmon Resonance,SPR）技术的联用,其既有SPR技术免标记、灵敏度高以及可实时在线检测等特点,又兼具抗电磁干扰能力强、远程测量和微型化等光纤传感技术的优势,应用潜力巨大。本文基于Kretschmann结构,采用麦克斯韦电磁波导与菲涅尔多层介质反射理论建立了基于四层介质的光纤SPR传感器理论模型,并通过使用MATLAB软件优化分析了金属膜材料与厚度、粘结层的厚度、入射角、纤芯直径以及传感区长度等结构参数。理论分析可得在1.333～1.336的折射率变化区间内,反射波P、S偏振分量的相位差与其呈近似线性的变化关系,随之得到了光纤SPR传感器的测量公式。通过使用双频He-Ne激光器作为光源,提出了一套采用共光路结构的外差干涉光纤SPR传感测量系统,其采用相位解调的信号处理方法,使传感器具有更高的测量分辨率。采用固定轮式抛磨方法对光纤包层进行处理,加工制作了纤芯直径分别为300μm和400μm两种规格的光纤SPR传感器,并在1.333～1.336的折射率区间内配比了不同浓度的甘油溶液、蔗糖溶液与氯化钠溶液,设计并完成了共6组标定实验,用以验证传感系统的测量可重复性。经过对实验数据进行对比分析可知,测量结果与理论分析一致,且与其他测量方法吻合度较好,二者的最大偏差小于1.3×10^-4。本光纤SPR传感系统能够实现10^-5量级的测量分辨率,可以应用于环境检测、食品安全、药物筛选以及临床医学等领域中。