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矢量测量与监控是现代测量技术研究中极为重要的组成部分。弯曲传感器已广泛应用于交通设施、航空航海、机械制造和工业控制等诸多领域，随着测量技术的不断发展，无方向的标量弯曲测量装置已不能满足工程实测需求，因此，各种能够辨识弯曲方向的弯曲矢量传感器越来越受到重视。其中，光纤传感器因其形状灵活小巧、抗电磁干扰、抗氧化腐蚀和受环境限制较少等特点，被广泛应用于各类参量的监测。特别是相位调制型的光纤传感器，因其可实现快速且精确的动态测量而成为研究的热点。光纤马赫-曾德尔(M-Z)干涉仪是近年来用于相位调制型光纤传感器设计和研制的主要内容之一。 本文结合近年来弯曲传感技术的发展方向，在已报道的M-Z干涉仪基础上，设计并制作了两种采用轴向非对称驼峰锥结构的新型光纤M-Z干涉仪，通过改变构成M-Z干涉仪的耦合单元，实现了弯曲矢量传感。并且，对所设计的光纤M-Z干涉仪进行了理论分析、实验验证与传感特性研究。本文的研究工作及成果如下: 1.提出并利用单模光纤制作出一种凸型驼峰锥，利用光束传播法(BPM)模拟分析了该驼峰锥对透射光谱的影响。研究表明，凸型驼峰锥的锥区长度及最大锥腰宽度均会影响透射谱性质，在应用中可根据所需条件，选择适宜参数。 2.设计并实现了一种双驼峰锥级联构成的新型M-Z干涉传感器。驼峰锥改变了光纤结构的对称性，使其干涉谱对沿驼峰锥正、负方向弯曲响应不同，因此该传感器能够在一个维度上同时探测弯曲的大小并辨识两个方向。研究表明:对于1580.01nm处的干涉峰，在-1.2～1.2m-1曲率范围内，其正、负方向的弯曲灵敏度分别为10.224nm/m-1和-4.973nm/m-1。 3.设计并实现了一种长周期光纤光栅(LPFG)与驼峰锥级联构成的新型纤栅M-Z干涉传感器。该传感器的LPFG曝光方向与驼峰锥凸起方向正交，形成了正交非对称结构。研究表明，对于低曲率弯曲传感，该传感器中的LPFG与驼峰锥对于相位的影响具有相对独立性;利用这种特性，能够在正交两个维度上同时探测弯曲的大小并至少辨识四个方向。