由于在汽车工业、环境监测、电力系统、航天军事、石油勘探、建筑安全等众多行业和领域的需求,传感器技术逐渐引起了各国专家和学者的重视并且展开了深入的研究工作。在发展的过程中,随着光纤器件和光纤材料的种类越来越多并且价格越来越低廉,光纤通信技术发展迅速,并且在20世纪70年代末逐渐发展起来成为一门不同于传统电学传感的全新传感器技术,即光纤传感技术。由于光纤传感系统具有体积小、重量轻、功耗低、防电磁干扰和遥控操作方便等诸多优点,因而被大量应用在温度、应力、湿度、位置、生化、电、声学、磁等各方面的传感测量。而基于多模干涉效应原理的光纤结构可应用于信号处理、传感和滤波,这种光学器件具有易制作、易封装、易于与其它各种类型光纤相连接的优点并且提供了具有诸多优势的全光纤解决方案,逐渐使其在传感领域被普遍地研究和实际应用。本文研究了两种光纤模间干涉的传感机理,将其中多模-单模-多模(MSM)光纤传感结构和Sagnac结合起来构成新型传感器,并对两种结构传感器的多参量传感特性进行了理论及实验研究。主要内容包括:1)概述了光纤传感技术的研究背景、发展历史、传统分类及在各行业领域的应用,并对光纤传感器的传感原理进行了详细的介绍和分析。描述了干涉型光纤传感器的研究进展,对实现光纤模间干涉的几种原理和方法分别做了概述并介绍了前人工作的现状。2)介绍了单模-多模-多模(SMS)结构的多模干涉原理,对其理论模型进行了阐述。制作了基于SMS光纤结构的光纤传感系统,搭建了温度、应变和溶液浓度传感实验装置。分别开展了高温、纵向应变和溶液浓度等方面的传感特性实验研究。对基于SMS光纤结构的光纤系统的传感特性进行了讨论,分析了不同实验结果的差异及优缺点,并总结了相关传感规律。3)分析了多模-单模-多模(MSM)结构的基本理论,对其传感原理进行了阐述,并将其和Sagnac结合起来构成新型传感器,同时也分别开展了温度、应变和溶液浓度等方面的传感特性实验,并将此种结构光纤传感器对被测参量的不同响应特性和SMS结构的光纤传感器传感特性进行了比较。