表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance，SPR)效应作为一种存在于金属薄膜与电介质界面利用衰减全反射引起金属表面电荷振荡的物理光学现象，具有抗电磁干扰、无需标记、响应速度快等特点，已广泛应用于生化医学、环保监测等领域。本文以提升棱镜SPR传感器灵敏度和拓展SPR技术应用领域为目标，从理论和实验角度对SPR激励模型、光谱信号处理方法等方面进行了深入研究。论文主要工作分为以下几个部分：首先，研究了棱镜Kretschmannn结构的SPR传感机理和激励条件，分别针对内置和外置辅助电介质层型棱镜SPR激励模型，借助时域有限差分法对其共振激励特性进行数值仿真。探索了SPR共振激励性能影响因素，为提高检测灵敏度与扩展其应用领域提供了理论依据。其次，研制了内置辅助电介质层型SPR传感器，构建了SPR共振激励系统并进行了相关性能测试与实验验证。结果表明，辅助电介质层能够有效提高棱镜SPR传感器的检测灵敏度，同时实现了对共振光谱特征的调制。再次，提出了基于光纤SPR传感器的金属腐蚀监测方法。通过研究SPR传感器共振光谱随环境腐蚀状态改变而变化的响应特性，实现对腐蚀速率及腐蚀程度的可量化检测，为表面等离子体共振技术在腐蚀监测领域应用提供了依据。最后，提出了基于经验模态分解小波包变换滤波方法。分别针对含噪声模拟共振信号和实测共振光谱信号进行降噪滤波研究。结果表明，该方法不仅能够有效滤除信号中所含噪声，而且还实现了对共振光谱中的特征信息准确提取。共振波谷辨识精度得到有效提高。