光纤法布里-珀罗传感器具有灵敏度高、体积小、长期稳定性好等优点,适合于桥梁、大坝等大型结构的健康监测。对长期工作在高温、高压恶劣环境下的航空发动机、核动力发动机等大型特种装备而言,其结构健康监测对光纤法-珀传感系统的精度与可靠性等方面提出了更高要求。非扫描式相关解调方法利用光楔实现硬件相关解调,没有可移动部件,稳定性好,是目前光纤法-珀传感器应用较广的解调方法。但是,为适应航空发动机、核动力发动机等大型特种装备更严苛的监测要求,仍需从其原理出发,研究系统各个关键部件对信号解调的影响。为此,本文从光纤法-珀非扫描式相关解调系统的原理出发,探究了光源、解调光路和光楔等关键部件结构参数对系统解调信号的影响,设计与搭建了反射式光纤法-珀非扫描式解调系统并开展了相关的实验研究。主要完成了以下工作:(1)研究光源对解调信号的影响。根据非扫描式相关解调系统的光学原理,分析了光源带宽与中心波长对解调信号的影响。为对比分析光源的影响,对中心波长为980nm的SLD和中心波长为520nm的LED光源进行了选型分析与设计。(2)研究光路对解调信号的影响。分析了传感器信号输出端光纤的出射光经柱面反射镜整形后的光分布对解调信号的影响,重点探讨了不同角度光入射光楔对信号对比度的影响;为有效利用光分布并提高信号对比度,设计了一种基于自由曲面反射镜的解调光路。(3)研究光楔对解调信号的影响。建立了光楔的数学模型,分析了空气楔厚度不均匀率和上下表面反射率对解调信号的影响;推导了一种可减小空气楔形不均匀所引起解调误差的补偿方法;研究了光楔的制作、检测与评价方法。(4)实验研究。搭建了光纤法-珀非扫描式解调系统的实验装置,在不同中心波长光源、不同厚度均匀度光楔的条件下,开展了光纤法-珀传感器腔长解调实验。结果表明:LED光源在入纤功率比SLD光源低6倍的情况下,解调精度仍优于SLD,表明采用短中心波长光源有利于提高解调精度;空气楔厚度不均匀对解调精度的影响较大,通过补偿方法可一定程度上减小空气楔厚度不均匀对解调精度的影响。