光纤化学传感器是一种集合了光纤技术和化学敏感膜技术的传感器,它的优点是耐高温、耐腐蚀、不受电磁干扰、传输容量大、可远距离实时测量、可微型化。近年来,因为拥有众多突出的优点使得光纤化学传感技术在越来越多的领域（例如环境保护、基础建设、交通运输、安保安防、生物医药,临床医学等）得到了更广泛的关注和研究。本文研究了四种应用于水溶液中重金属离子浓度检测的光纤化学传感器,探究了它们的工作原理和制备方法,并对它们的性能进行了测试,主要研究内容如下:1.研究了基于马赫曾德尔干涉（MZI）的光纤重金属离子浓度传感器。该MZI传感器由两根级联的微纳光纤构成,并使用逐层自组装技术在微纳光纤表面涂覆了对重金属离子敏感的壳聚糖（CS）/聚丙烯酸（PAA）多层复合膜结构。当溶液中的重金属离子通过静电作用附着在传感膜表面后,因为配位键的存在两者会发生螯合反应,传感膜的折射率在一定程度内发生变化,使MZI传感器的干涉谐振峰改变。对谐振峰波谷的光强变化进行解调就可以实现对溶液中重金属离子浓度的检测。我们还探究了CS/PAA复合膜层数对传感器灵敏度的影响,以及传感器对不同金属离子的响应。2.研究了基于壳聚糖/多壁碳纳米管（MWCNTs）/聚丙烯酸复合膜结构的MZI光纤铜离子浓度传感器和基于壳聚糖/氧化石墨烯复合膜结构的MZI光纤铜离子浓度传感器。多壁碳纳米管拥有多层管状结构并且每一层结构表面都布满微孔缺陷,可以通过静电作用增大传感膜对铜离子的吸附能力并促进两者相互反应。氧化石墨烯表面因为人为的氧化过程而增加了羟基和羧基等可以与重金属离子发生螯合反应的基团,提高了传感膜与铜离子的螯合效率。通过对两种传感器时间响应、温度响应和可重复使用能力等性能进行测试,验证了传感设计的可靠性。3.研究了一种基于长周期光纤光栅（LPG）的光纤铜离子(Cu2+)传感器。使用逐层自组装技术在LPG表面涂覆壳聚糖/聚丙烯酸复合膜结构,并用该传感器测试了溶液中的Cu2+浓度。当传感膜与Cu2+相互作用后,传感膜的折射率发生改变,传感器的干涉谐振峰随之改变,通过解调干涉谐振峰的中心波长变化就可以实现对溶液中Cu2+浓度的检测。使用聚乙烯醇（PVA）和乙二胺四乙酸（EDTA）两种化合物对壳聚糖/聚丙烯酸传感膜进行了化学改性,提高了它的机械强度、耐酸性等并增加了含氧官能团的数量,从而提高了传感器的灵敏度。