与传统的光谱监测光纤传感器相比,光纤散斑传感器具有成本优势。相比于传统的基于电磁的形变传感器,光纤具有体积小、易集成、抗电磁干扰、抗辐射、耐压、耐腐蚀等优点,是实现传感的理想材料。由于多模光纤中存在大量并行模式,这些模式发生耦合、色散、衰减等,最终在光纤末端形成明暗相间的散斑场。光纤散斑传感器利用散斑信息的变化,采用不同的计算方法,解调出光纤自身发生的变化,传递外界信号,从而实现传感功能。本文基于多模光纤的模式理论,借助浑浊介质成像中传输矩阵的概念,建立了光纤输入-输出的模式传输矩阵,形成了散斑统计方法与光纤形变相关性模型,即:光纤形变-光纤传输矩阵-散斑统计方法。证明了散斑统计算法实现传感的可行性。由于不同的散斑统计方法与模式传输矩阵之间存在不同的相关性,使用不同方法的散斑传感效果应当存在差异。搭建了基于532 nm光源、可更换传感光纤、CCD采集部分的多模光纤散斑传感系统。按照光纤受扰程度加剧的思路,设置不同程度的形变传感实验,包括稳定、微变、压变传感实验,采集散斑图像,利用散斑图像变化形成散斑传感数据集,进入散斑传感算法输出传感曲线。从稳定性、灵敏度、动态范围、线性度、饱和值等方面,实现了传感光纤的筛选,并利用相关性模型与传感曲线的结合,实现了散斑统计方法的筛选。在实验系统与统计方法优化后的多模光纤散斑传感性能提升过程中,引入了图像分割法、参考状态更新、单-多结构等优化方法,对散斑传感系统的硬件和算法进行优化。通过图像十字分割法实现了散斑有效信息区域的定位计算,并通过参考状态的更新与传感曲线合并方法,在原方法的基础上实现了传感动态范围125%的提升,有效解决了大直径光纤系统易饱和的问题。最终实现了以105μm石英阶跃光纤作为传感光纤的单根多模光纤散斑传感系统。构建了以归一化强度内积法为核心,以图像十字分割,饱和值处参考状态更新为优化方法的多模光纤散斑统计算法。多模光纤散斑传感系统通过实验系统与统计算法的搭配,实现了应力与振动的二维测量,可以准确传递光纤形变的信息。在验证性实验中,该传感系统最终能够准确输出低频振动信号的频率,也能实现一个微应变的光纤应变传感。