气体微流速的测量在航空航天、环保、能源和医学等诸多领域具有重要意义。相对于传统的电子和机械流速传感器,光纤传感器具有体积小,抗电磁干扰的特点,可应用于各种恶劣环境,并且可以实现远距离信号传输,这将会成为未来微流速测量的关键技术之一。现有的大部分光纤热式气体流速传感器是基于光纤光栅结构的,存在灵敏度低、光纤光栅啁啾现象等缺点。因此,本文提出了一种新型的基于模间干涉结构的热式气体流速传感器。本课题完成了以下研究工作内容:(1)介绍了不同种类的气体流速传感器及其传感原理。调研了传统流速传感器与光纤流速传感器的国内外研究现状,特别介绍了近年来光纤热式流速传感器的发展。分析了几种光纤热式流速传感器的优缺点,并提出了一种新型的基于模间干涉结构的热式气体流速传感方案。(2)研究了热式光纤模间干涉传感器的基本原理和流速传感特性。通过MATLAB建立光纤模间干涉传感器的四层介质模型,分析了其温度特性。同时建立了热式光纤模间干涉流速传感器的理论模型。结果表明,同等长度情况下,光纤模间干涉流速传感器的灵敏度是光纤光栅流速传感器的5倍。(3)分别提出了基于多模耦合和错位耦合的两种光纤模间干涉传感器,并使用Rsoft仿真以及理论分析,最终选择了传感器参数。完成了上述两种结构传感器的制作,搭建了 0m/s～8m/s风速测量实验平台。(4)实验研究了多模耦合光纤传感器和错位耦合光纤传感器的温度、功率加热以及风速传感特性。同时分析了传感器的响应时间以及功率加热系统的稳定性。结果表明在风速变化范围为0m/s～1m/s时,传感器分辨率可达0.011m/s,灵敏度为1716pm/(m/s)。并与理论相结合,对比分析了两种传感器的优缺点,并针对如何提高传感器性能提出了相应的优化方案并就如何提高传感器性能提出了针对性的优化方案。本文从试验和理论层面上,研究了光纤模间干涉传感器的气体流速传感特性。该传感器的最大特点在于传感器可实现光加热功能,避免了电磁干扰的产生,同时该传感器具有安全防爆、体积小、远距离传输、灵敏度大等特点,可应用于燃气或者密封装置的泄露问题的检测。