本文借鉴光强补偿技术,光纤纤端出射光场分布,强度调制特性函数,微弱光电信号检测原理对光纤传感器进行了分析研究,提出了一种利用双光路强度调制光纤传感器,并且可根据实际应用需求加入透镜系统,可实现光纤传感器测量精度及线性范围的改变,同时也实现可增加探头和被测物之间的距离,期望在光纤传感器测量方法及技术方面取得突破,以达到在被测表面反射率变化的情况下进行测量,高精度,高效率的目的。首先,研究了光纤传感器发送光纤出射端光场分布,在发送光束在反射面发生镜面反射及漫反射的前提下,通过理论分析得到了光纤传感器的光强调制特性函数与光纤探头距反射面的距离之间的关系,建立光纤传感器进行位移测量的理论模型,运用Matlab仿真分析了反射面粗糙度改变及光纤自身参量对光强调制特性函数曲线的影响。重点研究了反射面为光滑镜面和完全漫反射面对调制特性的影响,以及光束在物体表面发生漫反射时光纤对轴间距,纤芯半径和光纤数值孔径对调制特性的影响。结果表明:镜面反射的强度调制特性明显优于漫反射面,调制函数峰值是漫反射的5倍,且随着反射面粗糙程度的依次增大,强度调制特性逐渐下降。就光纤传感器设计而言,在条件允许的范围内减小收发光纤轴间距,减小发送光纤芯径等使得光纤传感器的强度调制函数达到进行测量的最理想状态,实现传感器测量精度的提升。其次,通过探究强度补偿方法的原理及优缺点,设计了双光路强度调制光纤传感器的整体光路结构,对传感器所含光电器件进行设计选型,从整体上设计了强度调制光纤传感器的总体光路结构,其次完成各个光电器件的设计与选型。另外对光纤传感器的机械结构进行分析设计,包括显微物镜连接套筒设计,光纤探头固定装置设计,光纤探头固定套筒设计,分光元件的装夹及固定,连接立方块设计等,以连接立方块为基准进行机械机构设计,确保双光路结构的同轴性,减小传感器测量误差。完成对光纤传感器硬件电路的分析设计,在此基础上进行了脉冲调制电路的设计完成,采用NE555芯片实现脉宽可调的信号发生电路,该电路利用外部电阻的改变实现占空比的调整。依次设计了微弱信号的光电转换及放大电路,实现光信号到电信号的转换及放大处理,进行AD数据采集,并进行数字滤波与相敏检波,对杂散信号进行滤除,使得载有测量信息的信号得以通过。最后,依据设计的光纤传感器的整体光路结构,完成光纤传感器各机械结构部分的组装,实现强度调制光纤传感器的验证性实验。分别进行反射面为镜面反射及漫反射时的实验研究,对强度调制光纤传感器在位移测量方面的主要性能(线性范围及灵敏度)进行测试。实验结果表明传感器在镜面反射的测量灵敏度优于粗糙表面,且强度调制特性函数的后坡线性范围高于前坡线性范围。