中国冰冻和冻土灾害严重,对冰冻及冻土采取有效的长期监测,为应对潜在的灾害提供参考信息具有十分重要的意义。光纤法珀传感器具有质轻径细、无源、电绝缘、抗电磁干扰、信号衰减小的优点。基于光子晶体光纤法珀的冰冻及冻土监测方法比起传统的监测手段具有可靠性高、抗干扰能力强、对供电要求不高的优点。本课题在前人的研究基础上,使用实验室在国际上首次报道的空芯光子晶体光纤法珀作为应变传感器对冰冻及冻土的冻融过程中应变变化进行研究,结果表明冰冻和冻土在冻胀和融沉过程中伴随着复杂的应变变化。因此,通过检测内部应变的变化可以判断冰冻冻土的冻融状况。同时设计制作了空芯光子晶体光纤法珀的温度增敏封装,由于封装后温度灵敏度很高,可以用于地温监测。对冰冻及冻土区应变和地温的同时监测可以有效的提高系统对冻融变化状况判断的可靠性。本文的主要工作包括:1、首次提出了使用光纤法珀干涉式传感器,通过检测冰冻冻土内部的应变变化,判断冰冻及冻土内部冻融状况的检测方法。2、为了对冰冻及冻土内部的应变和温度同时测量的目的,综合两种测量参量提高监测系统对监测区的冻融状况判断的可靠性,设计了具有很高温度灵敏度的光子晶体光纤法珀温度增敏封装。3、对光子晶体光纤法珀干涉传感器的温度不敏感特性提出了解释,通过实验论证了光子晶体光纤法珀作为动态应变传感器具有灵敏度高,输出信号质量好、抗干扰能力强的优点。提出了光纤法珀传感器工作点自校准的实现方法。通过数据分析了各种相位解调算法的优缺点以及适用的场合。4、为了促进光纤传感器在冰冻及冻土监测中的应用,对光纤法珀冰冻及冻土监测系统进行了仪器化研究,对系统所涉及的算法,光路,电路,软件进行了研究与开发,初步具有工作能力。