“科学技术是生产力,而且是第一生产力”,随着科技的进步,工业生产和日常生活越来越数字化、智能化。科学、准确、实时的在线监测正日益在工业生产和生活中发挥着重要作用。光纤传感技术发源于20世纪后半叶,伴随着激光技术和光纤通信技术的飞速发展,光纤传感也进入了发展的黄金时期。1978年Hill等人首次利用驻波法在掺锗光纤中研制出世界上第一个永久性的光纤光栅——光纤布拉格光栅,光纤光栅传感技术成为光纤传感技术发展的一个重要方向。与传统的电子或机械式传感器相比,光纤布拉格光栅传感器具有体积小、重量轻、抗电磁干扰、灵敏度高、耐腐蚀、可复用等优点,适合在多种复杂条件下工作,具有广阔的应用前景。光纤布拉格光栅传感器在能源领域的应用有着其他类型传感器无法比拟的优势,其具有的抗电磁干扰、耐腐蚀、无源器件等特性在矿井、油田、油罐、发电机组、输变电站等有着广泛的应用。本文首先介绍了当前国内外光纤布拉格光栅的发展现状,光纤布拉格光栅在能源领域的应用情况。论述了光纤布拉格光栅的传感原理,介绍了几种典型光纤布拉格光栅传感器的封装方式。以需求为牵引,在油罐液位测量的应用背景下,研究了一种适用于大型油罐液位测量的光纤光栅液位传感器;在发电机温度测量的背景下,研究了一种适用于大型发电机组温度测量的光纤布拉格光栅非金属温度传感器。本文的主要工作有:(1)研究了一种适用于大型油罐液位测量的光纤布拉格光栅液位传感器结构,分析了其应变传导、温度补偿等特性。提出了一种能够有效提高传感器灵敏度同时消除光纤布拉格光栅对温度和应变双重敏感特性的封装结构。液位传感器采用无胶化封装技术解决了以往胶水封装易老化而造成的零点漂移问题。通过压力测试实验,温度补偿实验,设计的FBG液位传感器具有高精度57.1pm/m(待测液体为纯水),液位量程0-25m,液位分辨率可达20mm,温度变化60℃,波长受温度影响小于5pm。(2)研究了一种适用于大型发电机组温度测量的光纤布拉格光栅非金属温度传感器,介绍了其传感原理和封装方式。使用ANSYS有限元分析软件,对设计的FBG非金属温度传感器进行稳态和瞬态温度传导仿真,仿真结果证明设计的FBG非金属温度传感器能够准确测量被测温度,具有较高的温度响应特性。采用非金属材料研制FBG非金属温度传感器,通过温度标定实验、温度响应实验、振动实验、拉伸实验,得到设计的FBG非金属温度传感器温度灵敏度为12.73pm/℃,由温度响应速度的定义,得到温度响应速度为1.314℃/s,对振动和应变不敏感。