海水温度是海洋环境的重要参数,对其分布与变化的描述和分析在海洋监测和科学研究中都有着举足轻重的地位。光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感器天然的抗电磁干扰、远距离传输、易大量复用、灵敏度高等特点使其在海洋探测中的应用逐渐引起人们的关注。本文以实现海洋高灵敏度、高精度、快速测温为目标,对相关理论和实现方法开展了一系列的深入研究。主要研究工作如下:第一,针对传统海洋测温传感器响应速度慢、线性度差等问题,研制一种适用于海洋温度测量的基于金属管和弹簧结构的FBG温度传感器,其具有线性度好、灵敏度高、精度高、响应速度快的特点。第二,针对现有光纤光栅测量系统解调速度慢、价格高、精度较低的问题,基于海洋测温需求提出一种体积小、成本低、响应速度快、精度高的基于FBGA(Fiber Bragg Grating Analyzer)的光纤光栅温度测量方法。该方法采用F-P热稳定标准具为参考光栅的波长校准算法,解决了FBGA自身波长稳定性和准确度差的问题,提高了系统的测试精度和稳定性。第三,针对FBG温度传感器的应用需求和设计目标,基于海洋工作环境通过实验研究对传感器进行设计优化。结果表明,研制的传感器完全避免了温度-应变的交叉影响,温度灵敏度为27pm/℃,响应时间可达58.5ms。第四,研制一种面向海洋应用的光纤光栅温度测量系统,并进行了温度测量系统的综合性能测试与分析,结果表明该测量系统具有较好的线性度、重复性和稳定性,能够满足±0.1℃测温精度和快速响应的要求。