为了实现双折射光纤环镜(Bi-FLM)传感器的在线测量, 采用推导得出的基于波长解调双折射光纤环镜应变传感器在线测量的理论表达式, 选取典型通讯波长1550nm和1310nm附近的2组波长进行了计算, 所得应变均与给定应变基本吻合。结果表明,利用干涉光谱任意连续4个相邻的波谷波长及其双折射光纤初始长度、初始双折射率和初始双折射应变系数便可计算出双折射光纤受应变后的绝对长度, 并以此计算所受应变唯一大小; 根据干涉光谱任意4个相邻波谷波长相对位置蕴含着应变信息的特点, 区分是干扰还是外界传感量导致干涉光谱变化, 以此剔除外界干扰, 提高了测量精度。该研究对Bi-FLM应变、振动等各类传感器实现计算机在线测量, 提高测量精度具有指导意义。

针对林业、建筑、近海、岛礁和滩涂的测绘要求, 中国科学院上海光学精密机械研究所开发了具有自主知识产权的机载双频激光雷达产品样机, 可以同时完成对陆地地形和海底地形进行测绘。该样机在三亚蜈支洲岛进行了飞行试验, 最大探测深度达到30 m, 等效一类水质条件下可达50 m, 最小探测深度达到0.22 m, 测深数据和单波束声呐数据对比中误差为0.108 m, 实地测量数据和陆地点云量测数据比对中误差为0.18 m, 试验结果基本符合设计预期, 为进一步产品定型打下了良好的基础。

随着激光雷达的发展，基于机载激光雷达提取单木及林分参数是目前的研究热点之一。准确的单木识别是后续林木参数提取的重要基础。机载激光雷达单木识别方法可以分为基于冠层高度模型（CHM）的单木识别法和基于点云分布的单木识别法两类。基于CHM的单木识别方法通过CHM分割确定树冠边界或通过局部最大值识别树冠顶点并且进行区域生长或图像分割。基于点云分布的单木识别法在三维空间上采用区域生长或聚类算法识别树冠。分析不同方法在单木识别中的优缺点，对比不同单木识别法对单木识别精度、欠分割误差、过分割误差的影响。分析数据类型、点云密度、季节和林木生长状况等多个影响识别精度的因素，分析可得全波形数据优于离散回波识别精度，点云数据密度10 pt/m2即可满足单木识别要求，冬季识别精度优于夏季识别精度。探讨机载激光雷达数据的局限性及其在单木识别中的缺陷，从数据获取时间、获取方式及类型、数据组织管理、多源数据融合、多种识别算法综合应用、机器学习增加训练集寻找最优模型等方面展望了未来单木识别的发展方向，拓宽我国森林资源调查及相关领域的研究思路。

针对多主体协作健康监测系统中光纤传感网络链路故障，提出了一种基于光开关和图论的光纤传感网络自修复方法。研究采用图论相关理论表述含光开关光纤传感器网络链路的连通情况，据此研究了光纤传感网络出现链路故障时光开关的切换策略，实现对失效光纤布拉格光栅（FBG）传感器信号的自修复。以航空铝板结构试验件为实验对象，针对光纤传感网络典型链路故障，对基于光开关和多主体协作的光纤传感网络自修复效果进行了对比实验。实验结果表明：在光开关和主体协作下，识别精度较没有修复时识别精度提高10.02 mm，仅比网络结构完好时识别精度降低3.61 mm，有效提高了载荷识别精度以及光纤传感网络的可靠性。

针对光纤布拉格光栅(FBG)传感器监测飞机机翼盒段试验件上的静态载荷，对多主体协作技术实现结构健康监测中光纤Bragg 光栅传感器网络的自修复性进行研究。当某个主体的光纤Bragg 光栅传感器发生故障时，首先，传感主体依据采集到的传感器信号利用支持向量回归机算法对外部载荷位置进行预测，然后系统协作主体对两个主体的预测结果进行协作，共同对故障传感器信号进行修复，最终获得损伤位置的识别结果。研究表明：多主体协作之后的损伤位置平均识别精度比单独采用任何一个主体的平均识别精度都高，可以对失效传感器信号进行一定的补偿、修复。

理论推导了高双折射光纤环镜轴向应变灵敏度公式, 讨论了在高双折射光纤材料和入射光源不变的前提下, 高双折射光纤长度以及作为敏感元件的传感长度与传感器轴向应变灵敏度的关系, 讨论了入射光源相同时高双折射光纤材料与传感器轴向应变灵敏度的关系。 结果表明: 在高双折射光纤材料和入射光源不变的前提下, 高双折射光纤环镜波长变化与轴向应变成线性关系, 线性灵敏度为高双折射光纤材料和入射光源中心波长决定的常数, 与接入的高双折射光纤长度、 作为敏感元件的传感长度无关。

结构健康监测中，光纤布拉格光栅(FBG)传感器性能蜕化将会严重影响整个监测系统的稳定性和准确性。而高温、高压等恶劣条件，均可能导致FBG传感器性能蜕化。基于光纤光栅传感器温度传感原理，分析了温度引起光纤光栅传感器性能蜕化的机理，并通过软件仿真和相应温度循环实验，分别考察了温度对不同FBG传感器性能蜕化的影响。实验结果表明，温度对FBG传感器性能蜕化的影响与FBG传感器自身质量参数有关。对于普通FBG传感器，随着温度循环次数增加，反射光谱峰值逐渐降低；而对于刻写完成后，光纤中仍含有少量氢分子的FBG传感器，随着温度循环次数增加，反射光谱不仅峰值逐渐降低，而且中心波长逐渐发生蓝移。

对采用光纤布拉格光栅(FBG)传感器网络监测某飞机机翼盒段外加载荷位置信息进行了研究。研究了FBG传感器网络中传感器失效对外加载荷位置识别精度的影响程度；针对传统FBG传感器网络拓扑结构可靠性低的缺点，引入光开关，设计了一种具有更高可靠性的传感器网络拓扑结构，并对这两种网络结构的可靠性进行了研究。结果表明，新传感器网络的可靠性明显高于传统传感器网络的可靠性。单个传感器的失效概率不同，两种传感器网络可靠性差别也不同；当单个元器件的失效概率在0.001~0.01之间变动时，若系统允许外加载荷位置识别误差在5 mm内，则新传感器网络的失效率降为传统网络失效率的50%；若系统允许外加载荷位置识别误差在10 mm内，则新传感器网络的失效率至少降低为传统网络失效率的12.5%。

讨论了光纤表面等离子体波传感器的工作原理, 并对将其用于监测以甲基橙为代表的环境污水降解过程的可行性进行了探讨。 用光纤SPR传感器监测了50 mL初始浓度为30 mg?L-1的甲基橙原溶液在降解过程浓度的变化, 对降解过程中光纤SPR传感器的光谱进行了详细的分析； 同时采用紫外-分光光度计对降解过程中溶液浓度的变化进行了监测, 并对2种方法所测的数据进行了分析对比。 结果表明, 光纤SPR同常规方法的测量结果一致, 随着降解时间的增加, 甲基橙溶液的吸光度和浓度逐渐减小, 光纤SPR传感器的共振波长逐渐发生蓝移, 同初始标定的甲基橙原溶液共振光谱比较, 说明甲基橙逐渐被降解, 且在2 h内降解率达到73%, 说明用光纤SPR传感器监测污水降解过程是完全可行的。 研究结果不仅为环境污水降解过程提供了一种新的监测方法, 同时促进了我国SPR传感技术与环保监测研究结合, 为光纤SPR技术走向实用, 并最终实现产业化积累了经验。

常规棱镜表面等离子体共振(SPR)传感器检测系统共振波谷浅且谷底平坦,从而导致共振波长不易确定。在常规棱镜SPR传感器系统基础上,加入偏振分光棱镜(PBS),构建了一种新型棱镜SPR传感器系统。对PBS的分光带宽展宽进行了研究,提出了基于膜系设计的展宽方法。在无水乙醇检测的实验中,滤除s偏振光后,共振波谷谷底曲率半径由86.2394减小到39.3990,近似减少为滤除s偏振光之前的1/2,这与理论分析相吻合。采用常规和新型棱镜SPR检测系统分别对折射率在1.32-1.39内的6种液体进行了测量,分辨率从1.62×10－4提高到1.55×10－4。该系统能较好地滤除s偏振光,使得共振波谷更加尖锐,从而提高共振光谱的检测精度。