挠度变形是桥梁等受弯构件在受力或遭受非均匀温度变化产生弯曲变形时,沿构件横截面轴线在垂直于轴线方向上的线位移。它能够直接反应桥梁构件的受力状况,是评估桥梁结构健康状态,分析桥梁潜在损伤的关键指标。无论是在桥梁建设过程中还是成桥稳定运营阶段,挠度监测都具有十分重要的意义。基于现有挠度监测方法的局限性和当代桥梁挠度长期监测的新要求,研发适用于桥梁动态挠度长期实时监测的传感技术与系统,具有十分重要的工程实用价值和学术研究意义。在本文中,作者首先探讨了挠度监测的研究背景与意义,总结了几种常见的挠度监测方法的优缺点。在系统的介绍光纤传感器及塑料光纤的基础上,尝试选用导光能力、韧性、抗干扰能力以及稳定性都非常优异的塑料光纤作为传感元件,设计并制造了一种基于强度调制原理的蝴蝶形光纤位移传感器,并以此搭建多点分布、实时在线的挠度监测系统。该系统通过蝴蝶形传感元件几何形状的变化感知待测点位移状态,利用光功率计测量传感元件的几何形状变化,并传输到远程连接的计算机中,实现桥梁挠度的实时在线多点同步监测。该系统为桥梁挠度的长期稳定测量提供一种更加简单易行、稳定可靠且成本较低的解决方案。论文的主要研究工作和结论包括:(1)介绍了光纤传输的基本理论,重点分析了光纤宏弯损耗原理和光功率调制原理,并在此基础上设计一种蝴蝶形塑料光纤传感元件,随后利用与传感元件几何形状相似的四叶玫瑰曲线推导出光功率损耗与位移之间的数学关系式。(2)然后利用光源、光功率计、传感元件等设备搭建并制造了蝴蝶形光纤位移传感器,并对其进行位移标定实验。结果表明:传感器在位移0-60mm范围内光功率损耗与理论公式的拟合曲线相关系数超过0.99,拟合效果良好,传感器初始测量精度3.63%,输出分辨率4.12%。此外,传感器影响因素分析表明:初始宽度D=12cm、纤芯直径d=1mm的蝴蝶形塑料光纤传感元件的稳定性和工作性能最好。在正常工作环境(温度-5℃～55℃、湿度30%～85%)下,传感元件工作稳定性、适应性较好。(3)最后将蝴蝶形光纤位移传感器安装在简支梁待测点,通过输出光功率变化检测挠度变形的发生及趋势,并与LVDT和有限元计算结果对比。实验结果表明,三者测量结果基本相近,最大绝对误差仅为1.5mm,最大相对误差为3.64%,小于桥梁工程挠度测量误差5%的要求。