随着我国民用基础设施和大型建筑物的新建或修缮,对建筑物的结构健康监测、检测、质量评估以及对于现役结构的安全性能监测等问题已经引起相关部门的高度关注。特别是在围绕我国高速铁路相关的基础设施建设领域,因为高铁路基桥墩的沉降是引起轨道不平整性的第一诱因,加上高速铁路上千公里的跨度,不同的地质条件会产生差异沉降,而对于这种广延性的结构,进行人工监测是相当困难的。因此实现高铁路基沉降自动化监测,对保证高速铁路长期安全的运行具有重要的工程实践意义。高铁路基沉降自动化监测的难点在于空间上的大跨度和监测的高精度两方面的需求。传统的电学沉降监测系统,一方面容易受到牵引机车供电系统的电磁干扰,另一方面在大空间跨度内难以实现高精度的监测。目前常规的监测方法是在基岩处设立监测基准,使用经纬仪进行人工监测。这种方法可以达到10微米量级的监测精度,但是费时、费力难以获得全天候的测量数据,无法满足高铁安全运行的需要。所以,现实中急需一种高精度、抗电磁干扰的沉降监测手段。光纤传感器兼顾了抗电磁干扰和远距离测量的优点,本论文设计并实现了一种光纤低相干微米沉降传感器,并在实验室条件下对该系统的相关性能进行了较为深入的研究,最后在实践中证明该了系统可以获得微米级的沉降监测精度。论文的主要内容包括:1.提出了光纤低相干微米沉降传感器的基本原理,设计中将低相干迈克尔逊干涉仪与静力水准仪相结合。静力水准采用连通器原理,光纤液位传感器中充灌纯净水,将光纤液位传感器用水管连接起来,各个光纤液位传感器中的液位就与沉降相关。利用光纤液位传感器中液面自身的反射作为迈克尔逊干涉仪的一个测量臂,使用光学干涉方法来获得微米级的液位高度变化。2.针对建筑物在沉降发生时所伴随的倾斜因素,对该传感系统的光学和机械结构进行了抗倾斜优化,并研究和评估了系统的抗倾斜性能。经过模拟实验,其实验结果表明,在-5°到+5°的倾斜范围内,该传感系统可以正常工作。3.首次将所设计的光纤低相干微米沉降传感器应用到实际高铁环境中,在合肥到蚌埠高铁段近3个月的实际监测中,实现了微米尺度的沉降分辨。并根据现场要求,系统实现了 4G无线数据传输和远程控制等功能,良好的解决了系统运行中的异常掉电问题。为了克服高速列车运行产生的振动影响,系统中设计了自适应滤波程序,可以有效的移除了高速列车所产生的振动噪声。经过工程现场的实践检验,本系统基本上可以满足高速铁路局部不均匀沉降监测的需要。