光纤光栅传感器具有体积小、抗电磁干扰、灵敏度高、易于构建分布式传感网络并适合与复合材料一体化集成等独特优点在结构健康监测领域得到了广泛应用。在航空航天领域内,复合材料层合板和复合材料蜂窝夹层板结构作为大型飞行器应用最为常见的两种复合材料结构形式,都具有十分显著的冲击载荷敏感特性。它们在服役、维护过程中往往容易受到各种形式的冲击载荷作用并产生隐蔽性损伤导致结构的可靠性降低。在铁道运输系统领域内,钢轨作为铁道运输系统的基础性结构设施,及时准确的获取钢轨动静态载荷条件下的应变和温度信息,可以对铁道运输系统的健康状态进行准确评估。因此,本文针对复合材料层合板、复合材料蜂窝夹层板和钢轨的结构健康进行监测研究,主要工作包括以下几个方面:首先,针对复合材料层合板在低速冲击载荷下的冲击载荷识别需求,提出了一种基于能量幅度比计算的冲击载荷定位方法。通过构建基于分布式光纤光栅传感网络的复合材料层合板结构冲击监测系统,实现了对低速冲击载荷条件下的复合材料层合板的冲击载荷位置精确辨识。在此基础上设计了基于LabVIEW的复合材料层合板冲击监测载荷位置识别软件系统,实现了对冲击载荷加载位置的在线、实时、动态显示。其次,为实现针对复合材料蜂窝夹层板内部应力、应变、温度等结构状态物理量实时监测,需要研究光纤光栅传感网络与复合材料蜂窝夹层结构一体化集成方法。设计了将光纤光栅传感器埋入复合材料蜂窝夹层结构的铺设和接口保护方法,并将复合材料蜂窝夹层结构的制备工艺流程规范化、模块化。再次,为实现复合材料蜂窝夹层结构冲击载荷监测需求,构建了基于分布式光纤光栅传感网络的复合材料蜂窝夹层板冲击监测系统。采用小波包对冲击响应信号进行分析处理,利用第二章所提定位算法实现对复合材料蜂窝夹层结构的冲击载荷位置辨识。最后,针对钢轨结构健康监测需求,分别构建了静态加载条件下和动态循环载荷加载条件下的钢轨应变/温度监测系统,探究了粘贴于钢轨上的光纤光栅传感器应变敏感特性,实现了对钢轨结构温度和应变的在线监测。