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光纤腔衰荡光谱传感技术是将光纤传感与腔衰荡光谱技术结合,可进行多种跨学科参量传感的新技术,近几年来受到国内外研究者的重视,成为光纤传感领域的研究热点之一。但因空腔损耗大、探测设备要求高等因素,其灵敏度和系统性价比难有突破性提高,尤其在最能体现腔衰荡技术优越性的气体传感方面遇到了困难。本论文将光纤频移干涉与光纤腔衰荡两项高灵敏度技术融合,较为系统地研究了频移干涉腔衰荡(Frequency-Shifted Interferometry Cavity Ring-Down,简称FSI-CRD)传感方法,完成的主要研究内容及成果如下:(1)分析了腔衰荡传感技术在国内外的研究现状,并分别对比介绍了高反射镜腔衰荡、光纤环腔衰荡、频移干涉光纤腔衰荡传感技术各自的性能及应用优势;(2)研究了基于频移干涉的连续波空间域光纤腔衰荡传感理论,推导了空间域腔衰荡传感系统腔内损耗值的计算公式;(3)制作了基于磁流体的消逝波磁场传感探头,将其安装在衰荡腔内,并置于可调谐磁场环境下,首次实验研究了频移干涉光纤腔衰荡磁场传感方法,在线性传感区域获得传感器的分辨率为0.00105±0.00003dB/Gs,同时结合磁流体的光学特性依次分析了磁场传感器出现阈值点、线性上升区域和饱和点的原因;(4)结合频移干涉光纤腔衰荡技术和双波长差分吸收技术,提出了一种新的双波长FSI-CRD差分吸收气体传感方法,并进行了乙炔气体传感实验研究;(5)所制备的气体传感器在双波长FSI-CRD气体传感方法中的分辨率达7.8125%/dB;标准偏差相比单波长FSI-CRD气体测量降低了一个数量级,提高了系统的抗干扰能力;经过对1.0%浓度乙炔气体70分钟的实时监测,表明此时系统测量相对偏差小于±0.29%,具有很好的稳定性和重复性。经过磁场和气体两种参量的传感实验验证,本文提出的FSI-CRD磁场和气体传感系统具备监测多种跨学科参量的能力和较好的性能指标,尤其是在测量有毒有害气体(如一氧化碳、甲烷、硫化氢等)方面潜力巨大,具有十分重要的科学意义和应用价值。