光纤传感器体积小、结构简单,又因抗电磁干扰和耐腐蚀能力强,常被广泛应用于表面形貌、微位移等测量中,并具有高灵敏度。其中反射式强度调制型光纤传感器(RIM-FOS)又是结构最简单、最易实现的一种光纤传感器,也因此成为学者们广泛研究的对象。它以光纤为传输媒质,通过外界“信号”引起光强度的变化,再经光电检测元件检测出光强变化来实现各参数的测量。针对反射式强度调制型光纤传感器在表面形貌中的测量,论文在光学系统搭建、RIM-FOS传输特性建模、光强度补偿方法设计及实验验证几个方面均进行了深入研究。首先根据RIM-FOS探头的内部结构搭建光学系统,分析各器件基本特性以及参数选型;在光路搭建中深入分析了光源与光纤的耦合效率问题,提出一种组合透镜耦合系统,由ZEMAX光学设计软件仿真分析得到耦合效率约为78.5%,大大减少了光源输出功率因耦合损耗的能量。根据RIM-FOS的基本工作原理,采用高斯分布假设的纤端出射光强场强分布,建立接收光纤接收光功率的数学模型,并分析了光源输出功率波动等因素对RIM-FOS受光特性的影响。随后设计了一种新型不等间距错位式三光纤型双光路补偿结构,通过仿真理论分析光强补偿效果,能够有效减弱光源输出功率波动等因素对测量精度的影响;同时还提出一种不需设置分光参考光路的神经网络补偿法,由神经网络预测出的一段时间内光源输出功率,作为神经网络补偿结构中的参考信号,进而实现光强度补偿。最后,通过实验测试了光源输出特性及输出功率稳定性,得到半导体激光器的长期输出功率稳定度为0.49%;同时对理论提出的两种补偿方法进行实验验证,实验结果分析得到神经网络补偿方法能够有效提高位移测量精度。