光纤光栅传感器以其重量轻、体积小、抗电磁干扰、绝缘、耐腐蚀、耐高温、传输距离远等优异的性能,受到了越来越多的重视。光纤作为传感媒介,其中心波长同时受到温度和应变影响,故在非温度参量检测过程中易受温度影响,致使检测结果产生较大误差,影响传感器检测效果。为了解决这一问题,多种温度补偿方法被提出,但是都存在一些不足,补偿效果不甚理想,如常用的双栅温度补偿法在检测过程中存在非等幅值补偿和相位滞后的问题,影响温度补偿效果。亟待研究新的光纤光栅温度补偿方法。本文从材料、结构、器件三个方面系统分析一种单栅温度自补偿结构——菱形结构,研究其温度自补偿特性,提出菱形结构温度自补偿模型,建立菱形结构传感模型,研制两种菱形结构传感器,并通过理论分析和实验测试验证菱形结构温度自补偿性能的可靠性和适用性。实验结果表明:以菱形结构为敏感基体的光纤光栅传感器温度自补偿性能良好,同时具有良好的传感性能。本文主要进行了以下几个方面的工作:(1)对比分析现有光纤光栅传感器温度补偿方法现状,针对现有温度补偿方法的不足之处,基于光纤光栅传感原理以及菱形结构变形原理,提出一种菱形结构温度自补偿理论模型。(2)结合菱形结构传感机理,对温度自补偿理论模型进行分析,得到了温度自补偿条件下菱形结构材料和尺寸参数与被测结构材料的匹配关系,通过ANSYS热力学模块对菱形结构温度自补偿性进行验证,为菱形结构传感器的材料、尺寸选定提供一定的理论指导。(3)系统研究菱形结构参数对传感器特性的影响,推导得到传感器灵敏度理论公式,构建菱形结构传感模型,并通过菱形结构有限元模型进行分析验证。(4)基于菱形结构温度自补偿模型和传感模型,分析菱形结构传感器结构形式,研制出两种光纤光栅菱形传感器。(5)对研制出的两种传感器进行封装和性能测试。静态、动态温度测试结果证明研制的菱形结构传感器温度自补偿性可靠且适用于多种传感器;同时传感器传感性能测试表明以菱形结构为敏感基体的光纤光栅传感器具有良好的传感特性;并将测试结果与理论分析值进行比对,分析误差产生原因。