光纤作为一种优质的光信号传输波导,自问世以来就受到了广泛的关注。除了用于光通信领域外,光纤还被用于各种光纤传感器的制作。这主要得益于光纤本身组成材料以及光的特殊性质,使得光纤传感器在折射率、温度、压力、气体、重金属离子、电磁场和液位等领域有着广泛的应用。液位参数在石油化工领域中用于液体原料或成品的储量控制与检测,过高或过低的液位都会影响工厂顺利生产,甚至会引发生产事故。在液位测量领域中,传统的电学式与机械式液位传感器技术已经趋于成熟。由于电学式与机械式液位传感器必须带电工作或金属材料的应用或机械结构的应用,仍然存在着诸多缺陷,如受电磁干扰、线路断裂可能产生火花、不耐腐蚀或结构庞大等。本论文以液位传感为目标,研究了模场失配型光纤传感器在液位测量中的应用,研究了不同类型的模场失配型光纤液位传感器。本论文主要工作如下:1.研究了一种无芯光纤做光耦合器的迈克尔逊液位传感器性能,传感器分为导光单模光纤1与传感器无芯光纤+传感单模光纤2组成,传感单模光纤2端面镀上银反射层增加反射率。无芯光纤既作为传感器光束耦合器同时也作为传感器区域,传感器监测特征干涉波谷的移动来得知液位信息,属于相位调制型。通过仿真与实验结合探究了无芯光纤与传感器单模光纤2的最优长度。发现了两段不同结构传感光纤在液位测量中表现出相同的灵敏度,结合仿真结果得知,无芯光纤耦合进单模光纤2包层的光场分布会影响传感器性能。论文探究了传感器在不同折射率环境下的液位灵敏度及线性度,静态环境中的稳定性和温度稳定性,皆得到了较好的结果。2.强度调制型光纤液位传感器在当前的技术环境下有着解调成本低的优点。本文利用廉价的无芯光纤与单模光纤作为传感器元件,以相对廉价的手持光功率计作为解调装置,提出了一种双无芯光纤用单模串联的强度调制型液位传感器。传感器将单个无芯光纤的波长移动转化为整个传感臂的输出光强变化。传感器还加入了参考臂,以消除光源光功率波动的影响。文章探究了实验所用无芯光纤自映像距离与波长的关系。实验测试了传感器在不同折射率液体环境下,输出光强与液位的关系,探究了传感器系统在光源光功率变化情况下的稳定性,在静态环境和20mm液位时液体温度变化的输出稳定性,以及液位上升、下降过程中的重复性。给出了传感器在60℃以下有较好温度稳定性的原理,及在60℃以上传感器不稳定的原因。给出了拓宽液位测量范围的设想方案。