低频声波检测和分析技术在自然灾害预警，天然气、石油管道泄漏监测，地质勘探以及潜艇噪音探测等诸多领域有着重要意义。现在商用低频声波传感器一般都是基于电容式、电动式、压电式原理的，但是这些电子式低频传声器还不能胜任一些特殊应用环境需求，如高压、强磁场、易燃、易爆、强腐蚀环境中的低频声波探测。而光纤声波传感技术因具有抗干扰能力强、耐高温、灵敏度高、信号衰减小、集信息传输与传感于一体等特点，可以克服电子式低频传声器的这些缺点，满足不同领域的实际应用需求。光纤干涉仪因结合了光纤技术和干涉仪技术的优点，既具有高的分辨率又具有灵巧的结构，已成为光纤声波传感技术研究热点之一。本文对基于光纤干涉仪的声波传感技术进行了深入研究，具体的工作内容和成果可概括如下：　　(1)对声波传感器的换能膜片形变特性进行了详细的理论分析和模拟仿真，探讨了传感膜片材料属性、尺寸大小与传感器谐振频率、声压响应灵敏度的关系，同时还分析了凸台结构和传感头制作过程中施加的预应力对传感膜片受压形变的影响，通过理论推导和仿真得出：传感弹性膜片的厚度越小、半径越大、所采用材料的杨氏模量越低，弹性膜片的谐振频率越小、低频响应灵敏度越大；利用凸台结构可有效的减小膜片的形变角度，有利于提高光纤声波传感器的稳定性；对传感膜片施加预应力，会增加传感膜片的固有谐振频率，减小传感膜片的声压响应灵敏度。这为后文传感器设计提供理论基础。　　(2)改进传统迈克尔逊干涉型声波传感器的换能方式，利用传感膜片两个端面的反射光形成迈克尔逊干涉仪(MI)。传感膜片形变时，MI的一个臂长增长、一个臂长缩短，使膜片形变量大小在光路中放大了一倍，通过这种方法有效的减小了传感器的尺寸，提高了传感器的灵敏度。通过合理设计传感膜片(聚丙烯/聚乙烯对苯二甲酸乙二醇酯薄膜)尺寸和优化传感头制作工艺，实现了90~10000Hz频率范围内的声波探测，设计的传感器在90~500Hz低频范围内响应平坦，灵敏度高达1.73rad/Pa，声压线性响应范围为76.7~97.7dB，等效噪声声压为39.7dB。　　(3)为了降低干涉仪的光源相位噪声、偏振衰落噪声、热噪声等，提出了一种基于线内马赫-曾德尔干涉仪(MZI)的低频声波传感器。声波可通过传感膜片调制干涉仪的曲率，根据其调制特性，设计了一种基于多模-锥形单模-多模光纤(MMF-taper-MMF)结构的、高曲率灵敏度的线内MZI，并将其用于声波探测。在工作波长处，设计的干涉仪曲率灵敏度高达152.9dB/m-1，温度对曲率的交叉灵敏度为0.0032m-1/℃。通过PET薄膜换能实现了60~4000Hz范围内的低频声波探测，在500Hz处的灵敏度高达180mV/Pa，等效噪声声压为36.1dB，较上一种结构降低了3.6dB。　　(4)提出了一种基于紫外胶薄膜的光纤非本征法布里-珀罗干涉仪(EFPI)型声波传感器，其制作简单、结构紧凑、尺寸小、灵敏度大、低频响应特性好。利用液态紫外胶表面张力制作了厚度为2.2~6.4μm、直径为2.5mm的声学传感薄膜，有效的简化了薄膜制作工艺、降低了传感薄膜制作成本。制作的传感器在湖北省计量测试技术研究院进行了相关测试，展现出优良的声学响应特性，频率响应范围宽至1Hz~20kHz，并在1~2000Hz低频范围内响应平坦，灵敏度57.3mV/Pa，灵敏度抖动小于±1.5dB。实现了1~20Hz范围内的次声探测，最小可探测声压为11.2mPa/Hz1/2；在高频(10kHz)处最小可探测声压可低至52.4μPa/Hz1/2。