光纤传感器较传统的电类传感器具有许多独特的优势,特别是能够在恶劣条件下正常工作。光纤传感器逐渐成为传感器领域的研究热点。本论文利用光纤熔接机在单模光纤上制作出球状结构,研究并设计出基于球状结构单模光纤的传感器,并实现对温度、液位、微位移等物理量的测量。在单模光纤上制作球状结构,会引起光纤传光特性发生变化,光谱容易受到外界环境变化的影响。球状光纤的出现为光纤传感器的制作提供新的思路,同时在可调谐光纤通信器件方面有很大的应用价值。本文的主要内容包括:1.本文首先概括了光纤传感器的研究背景,并分析了几种常见的干涉型传感器,概述了几种模场突变结构(偏芯、拉锥、模间失配等)的研究现状与传感特性。2.提出了单模光纤球状结构的制作方法,并对其原理进行分析。提出的球状光纤结构新颖,制作简单,成本低廉,具有潜在的应用价值。3.提出一种级联两个球状结构的透射式传感结构,并分析了级联球状结构的传感原理。在此基础上对比级联长度不同结构的光谱图,研究其对温度、应变、微位移、液位测量时的传感特性。4.在级联球状结构后串联布喇格光栅实现温度-液位双参量的测量。5.提出一个球状结构与布喇格光栅串联的反射式传感器,传感器能够观察到布喇格的纤芯模式与包层模式的反射峰。当外界环境发生变化时,从波长漂移和光强变化两个角度研究了传感器光谱在温度、微位移变化时的改变。