随着对航空航天结构安全性、可靠性要求的不断提高,结构损伤的在线监测和诊断日益引起人们的高度重视。现代航空航天结构是技术高度综合、复杂的系统,其中结构的连接处是容易发生螺钉连接失效的部位,为了防止结构损伤所带来的灾难或损失,必须对结构进行有效的监测。而对结构的应变监测是判断结构损伤的重要依据,光纤布拉格光栅传感器由于体积小、重量轻、抗电磁干扰、可波分复用以及波长编码等优点,可用来监测航空航天结构的应变和损伤,在航空航天结构监测监测领域中有着广阔的应用前景。本文首先介绍了本课题的研究背景,包括结构健康监测和光纤布拉格光栅的概述,以及国内外基于光纤光栅的结构健康监测的研究现状。其次,阐述了光纤布拉格光栅的传感原理,通过实验对光栅的温度、应变传感性能进行了优化,研究了粘贴剂对光纤布拉格光栅传感性能的影响和一种光纤布拉格光栅的温度补偿方法。接着,研究了一套针对加筋铝板结构连接失效的健康监测系统,该系统使用光纤布拉格光栅传感器来进行应变传感,采用神经网络来进行数据分析,实验证实了该系统可以有效监测加强筋与基体之间连接失效的情况。最后,在一个真实的无人机机翼盒段上布设了光纤布拉格光栅传感器,用来对结构在不同载荷下的应变场进行监测,实验中光栅测得的数据与常规应变片具有很好的一致性,验证了光纤布拉格光栅在实际结构的健康监测中应用的可行性和可靠性。本课题得到了国家自然科学基金重大研究计划项目(90305005)、国家自然科学基金重点项目(50135030)和教育部优秀人才支持计划项目(NCET-04-0513)的资助。