低频声波传感器在自然灾害预警领域、工业领域、地质探测领域和军事领域等都拥有及广阔的应用前景。目前市场上常见的低频声波传感器有电学式和光学式两大类,而光纤声波传感器在光学式声波传感中占据了主要地位。光纤声波传感器具有抗电磁干扰、灵敏度高、体积小、成本低和恶劣环境中长期稳定等优点。本文针对高灵敏度、高响应平坦度和小型化低频声波探测,提出了两种基于光纤-薄膜复合器件的低频声波传感器。同时,为了解决光纤传感器在使用过程中易受到温度漂移和外界扭转应力的影响,提出了一种可用于温度-扭转双参量测量的新型传感器。具体研究内容如下:（1）单芯六孔特种微结构光纤-PET薄膜复合型低频声波传感器:首先,利用单芯六孔特种微结构光纤和多模光纤熔接方式制备出新型光纤曲率传感器,实现了灵敏度为4.462 d B/m-1的高灵敏度曲率传感。然后,将新型曲率传感器粘贴于PET薄膜的直径处用于声波探测。通过PET薄膜的振动将声场信息调制为光纤曲率变化,再通过光强度解调的方法实现了对50Hz～3000Hz这一频段内声波的平坦响应,在1000 Hz处的电压-声压灵敏度为120 m V/Pa,最小可探测声压为0.34 m Pa/Hz1/2@1000Hz,等效噪声声压为41.5 d B@1000Hz。（2）单模光纤-氮化硅薄膜低频声波传感器:基于氮化硅薄膜-光纤端面,设计了一种法布里-珀罗非本征型声波传感器。首先,通过等离子增强化学气相沉积的方法将厚度为800nm的氮化硅薄膜沉积在硅基地上,再通过微机械加工工艺刻蚀硅片形成半径为1.75mm的薄膜窗口。理论计算得到的氮化硅薄膜的谐振频率为655.5Hz。然后,调节法布里-珀罗腔的腔长达到最大对比度的干涉条纹,约为12d B。相比于目前已有的低频声波传感器,本章提出的声波传感器响应频率低,为0.1Hz～250Hz;灵敏度高,在100Hz处的相位-声压灵敏度为23.53mrad/Pa;噪声性能好,最小可探测声压为6.39m Pa/Hz1/2@100Hz,等效噪声声压为42.5 d B@100Hz;响应平坦度好,频响曲线波动范围为±0.6d B。（3）温度-扭转双参量测量光纤传感器:该传感器的基本结构为一个扭转点和单模光纤-多模光纤-单模光纤级联而成。实验结果表明,该传感器可以辨别扭转的方向,并且在-100°（逆时针）至140°（顺时针）这一扭转区间的扭转灵敏度为34.8pm/°。在温度传感方面,当温度在20℃到75℃之间变化时,该传感器的温度灵敏度为71.8pm/℃。当温度和扭转同时作用于传感器时,通过理论分析发现该传感器可以进行温度和扭转双参量测量。利用灵敏度交叉方程计算出的温度-扭转双参量测量的理论分辨率分别为±0.084°和±0.56℃。