随着我国综合国力的不断增强、科技自主研发水平的不断提升，各式拥有国家自主知识产权的船舶舰艇相继问世，推动了海洋航运事业的发展。然而，船舶在远洋航行的过程中，可能遇到风浪、海水腐蚀及船体碰撞等各种风险，不仅影响船舶的正常行驶，在超出自身结构承受极限的情况下甚至会威胁航行安全。针对该现状，本文设计相关光纤布拉格光栅传感器实现船体结构局部应力响应监测，确保船舶航行安全。
　　根据船体局部结构的应力响应方式，本研究设计了监测船舶局部结构动力响应的短基应力传感器以及监测船舶局部结构晃荡响应的高频加速度传感器。主要内容如下：
　　设计装配体结构的短基应力传感器，依靠各零部件的组合将应力的大小转化为光栅中心波长的变化量，在保证其工作稳定性的前提下增大了测量灵敏度，并确保结构的水密性。传感器结构采用参考光栅法进行温度补偿，在传感器内部放置一根参考光栅，分离温度对于测量结果的影响。设计并制作了模拟船体局部强度变化的减速器用以实验分析，校准后确定该减速器的减速比为3∶1000。使用减速器对传感器结构进行多组实验论证并分析实验数据：首先，该短基应力传感器具备良好的线性度，拟合曲线的确定系数可以达到0.999以上。其次，在5组重复性实验数据的联合分析下，确定该传感器的重复性实验标准偏差值约为0.03nm。同时通过稳定性实验分析，传感器具备良好的工作稳定性，波长偏移差值占波长变化量的比例为2.46%。最后，通过传感器灵敏度的计算公式，求得短基应力传感器的测量灵敏度为1.16pm/με。
　　结合圆形铰链、L型结构与差分结构设计高频加速度传感器，在提高传感器性能的同时也对结构进行了温度补偿。设计提供防水及保护功能的水密盒，确保高频加速度传感器能够适用于船舶环境。传感器实验过程使用苏试DCS-600-6-05振动试验系统，针对传感器的各项性能进行多项实验测试。1、通过振动实验，确定光栅的中心波长随振动台的振动呈正弦变化。2、通过同一频率组下不同加速度的实验，观察到同一频率下光栅中心波长的漂移是随着加速度的增大而线性增加的，且拟合曲线的确定系数为0.999左右。3、通过同一加速度组下不同频率的实验，计算出该高频加速度传感器的灵敏度为8.95m/s2，且能够测量的最小加速度值为5.47m/s2，传感器测量精度为0.2%FS。4、通过扫频实验，确定传感器的谐振频率为2795.16Hz。5、通过横向干扰实验，传感器在X轴的横向响应占纵向响应的2.4%，在Y轴的横向响应占纵向响应的2.2%，该传感器结构具备良好的抗横向干扰能力。6、通过重复性实验结果表明，传感器在长时间振动中仍能保持波形的稳定。7、通过水密性实验，确定传感器在封装后具备良好的防水性能。经过一系列实验，不仅确定了传感器的各项性能，同时也验证了仿真实验的结果。
　　总体而言，本文针对船体结构局部应力响应监测所设计的光纤布拉格光栅传感器具备一定的研究价值与实际用途。相较现阶段常用的压电式传感器、电阻式传感器，光纤布拉格光栅传感器更适用于船舶健康监测领域。同时本文设计的传感器通过装配体结构、圆形铰链结合L型与差分结构，不仅提高了性能，更兼顾温度补偿能力与水密性，对今后该领域的发展进步提供了一定的参考。