双折射光纤环镜传感器具有高消光比、抗外界环境干扰、制造简单、性能稳定等优良特性,在光纤传感领域的应用引起了学者的广泛关注。本文对双折射光纤环镜传感器及其在结构健康监测中的应用进行了研究,主要研究工作及创新点如下:(1)灵敏度是双折射光纤环镜传感器的重要性能之一。本文经理论推导得出光纤环镜轴向应变灵敏度公式,提出:对于相同双折射光纤环镜,通过选择长波长波峰作为监测点提高轴向应变灵敏度;对于双折射率相同的双折射光纤环镜,通过选择双折射应变系数较大的双折射光纤提高轴向应变灵敏度;对于双折射应变系数相同的双折射光纤环镜,选择双折射率较小的双折射光纤提高轴向应变灵敏度;双折射光纤环镜轴向应变传感器的灵敏度与双折射光纤长度无关、与作为敏感元件粘贴在被测物体上的长度无关。并通过数值模拟和实验方法验证了以上结论的正确性。(2)由于双折射光子晶体光纤是微孔结构光纤,双折射光子晶体光纤与单模光纤的接续一直是个难题,基于此,本文开展了双折射光子晶体光纤与单模光纤在线动态光谱监测熔接技术研究。由于双折射光子晶体光纤环镜应变灵敏度较之传统双折射光纤环镜大为降低,通过监测双折射光子晶体光纤环镜波长的变化,来实现轴向应变的测量就变得较为困难。本文通过对双折射光子晶体光纤环镜应变光谱分析发现:监测波峰下的绝对积分与应变成线性关系。基于此,本文提出了通过监测波峰下的绝对积分的变化,来实现轴向应变的测量。波峰下的绝对积分可以作为表征各波长光强的综合性能指标,因此,本文进一步提出通过监测双折射光子晶体光纤环镜光功率的变化,来实现轴向应变的测量。(3)研究适用于实际工程的双折射光纤环镜传感器解调系统,可以降低应用成本,基于此,本文开展了双折射光纤环镜轴向应变传感器解调技术研究。首先分析了双折射光纤环镜轴向应变传感器解调原理,接着进一步开展了光强应变灵敏度的理论分析,最后分别研究了以FBG反射窄带光源和以激光光源作为光纤环镜的输入光源的解调系统,提出了以激光光源作为光纤环镜的输入光源来提高解调系统的灵敏度,以激光光源作为光纤环镜的输入实验系统的应变灵敏度是以FBG反射窄带光源作为光纤环镜的输入光源实验系统的的29倍。(4)对结构进行振动监测是保证结构安全,消灭隐患的重要措施之一。本文采用机翼形状的铝合金板为试验件,以激光光源作为双折射光纤环镜输入光源,将双折射光纤环镜传感器应用于高低频振动测试系统、固有频率和系统阻尼测试系统,实验结果与激光位移传感器一致,实验灵敏度高于FBG振动信号监测。本文人为制造多种干扰因素,对系统的抗干扰性进行了测试。为了研究不同双折射光纤环镜传感器对振动信号监测的影响,本文对不同长度双折射光纤环镜传感器进行了对比研究,并对它们进行了标定。最后对其它形式的振动响应信号进行了分析。本文研究结果对提高双折射光纤环镜传感器及其结构健康监测系统的灵敏度具有指导意义。通过提高灵敏度,提高传感器及系统对小幅度变化量的识别能力,降低传感器及系统对测试设备精度的依赖,从而降低应用成本。