传统电学传感器构成的长期监测系统不仅价格昂贵,而且稳定性、耐久性、耐腐蚀性等指标比较差,已不能很好地满足长期工程需要;光纤光栅作为一种新型全光纤无源器件逐渐得到人们的热切关注。然而,已有光纤光栅压力传感器大多数在实际工程应用中局限性较强,因此设计出灵敏度高、重复性好、线性度好等具有高性能指标的高灵敏度压力传感器对结构智能实时健康监测至关重要。本研究在光纤光栅压力传感器理论研究的基础上,设计了两种高灵敏度光纤光栅压力传感器:杠杆式光纤光栅压力传感器和拱式光纤光栅压力传感器;针对高灵敏度光纤光栅压力传感器工作原理与灵敏度影响因素进行理论公式推导与分析,力求得到提高灵敏度、线性度、重复性、迟滞、漂移等传感器静态特性指标的方法,扩大光纤光栅压力传感器的应用范围。其中,杠杆式高灵敏度光纤光栅压力传感器利用杠杆原理改变力的方向,增加力的大小,拉伸弹性元件,使光纤光栅测得的应变变大,从而达到力的增敏。研究中利用铝片与钢片两种弹性材料形成对比,在0～700N的压力范围内对此进行了实验研究,得出拉伸铝片的光纤光栅压力传感器灵敏度高的结论;同时,通过对拉伸的弹性元件进行有限元模拟,验证了试验的准确性。拱式光纤光栅压力传感器利用拱形结构和弹性模量小的材料相结合测量纵向压力。通过将纵向压力转变为对光纤光栅的轴向应力作用,解决了难以在实际应用中将纵向压力直接施加于光纤光栅的问题。研究中还对所选用的弹性材料铜片,进行有限元模拟,验证了试验的准确性。通过对比以上两种高灵敏度传感器,可以得出:在其他条件一定时,拉伸的弹性元件弹性模量越小,灵敏度越高;采用“结构”增敏技术,而不是传统的封装增敏技术,可以有效的增加传感器灵敏度;中间传递力的结构应该尽量简单,从而减少不必要的误差积累;传感器结构弹性元件的材料和大小的不同决定光纤光栅传感器的灵敏度不同;结构材料的选择影响传感器的寿命,稳定性,重复性等。本研究成果有助于扩大光纤光栅的应用范围,改善光纤光栅压力传感器的工艺复杂程度,提高其长期稳定性。