近年来混凝土中钢筋的腐蚀已成为最受关注的耐久性问题之一,地下钢筋混凝土结构由于其服役的地下岩土环境具有复杂性、多样性、多变性的特点,与大气环境下的工业和民用建筑相比,存在的腐蚀问题更为突出,直接威胁着地下工程中几乎所有建筑物和构筑物的耐久性和安全性。目前应用于钢筋腐蚀监测的技术大多使用传统的电子类传感器,这类传感器都已经是在钢筋混凝土结构发生腐蚀之后才能给出腐蚀信息,并且由于地下腐蚀环境复杂,使得传统传感器无法长期稳定工作。本文提出利用长周期光纤光栅传感器的耐腐蚀性、高灵敏度、能够分布式传感等优点,采用仿真软件进行光谱传输模拟,找到传感性能最佳时的光栅刻写参数以及光子晶体光纤构造参数。主要研究成果如下:(1)根据混凝土碳化和氯离子侵蚀机理,得出了长周期光纤光栅传感器应用于钢筋腐蚀监测时的目标介质及其临界值:对于碳化作用,pH=9和pH=15分别是钝化膜完全破坏和开始破坏的值;对于氯离子侵蚀作用,--[Cl]/[OH]的临界值由拟合函数给出。(2)通过商业仿真软件OptiGrating4.2.2对LPG光谱特性进行模拟分析,分别模拟了LPG的温度、应变、折射率传感特性,通过模拟LPG对于CO2浓度的传感,得到用于CO2浓度监测的LPG刻写参数为:周期380μm,周期个数为110,栅区长度4.15cm。同时对LPG湿度传感器进行了实验,由实验结果看出,LPG能够很好的对相对湿度进行监测,并且实验数据和模拟数据吻合较为理想。(3)利用光学有限元软件Lumerical MODE Solutions对光子晶体光纤长周期光栅进行模式分析,找到了灵敏度最高的IG-PCF几何参数,性能最优的H5-2.8-7.0模型光功率百分比和灵敏度系数都是基模传感时的60多倍,将其应用于钢筋腐蚀监测中可以得到更准确的腐蚀信息。