温度和深度是水域环境的基本物理量,在各类涉及水域的建筑和环境监测等领域具有较高的应用价值。然而由于水下环境恶劣,待检测点多,传统电类和机械类传感器已经无法满足长期水下监测的需求。因此,本文采用光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating, FBG)传感器进行水下温深度测量。FBG传感器是波长调制型光纤类传感器,抗干扰性强,复用结构简单,非常适合大型水下温深度的检测。本文深入研究国内外光纤光栅解调和复用技术,完成了基于可调谐法布里-珀罗(Fabry-Perot, F-P)滤器的FBG解调系统设计,实现了FBG中心波长解调算法和FBG重叠光谱分离算法,并通过搭建水下实验对系统的性能进行了测试。本文设计的系统采用F-P滤波器来实现FBG中心波长解调。解调系统主要包括光路、电路和解调系统软件三部分。光路部分主要由宽带光源、F-P滤波器、标准具、光电探测器组成。宽带光源发出的光信号经过F-P滤波器变为中心波长可调谐的窄带光,该窄带光束首先经过光隔离器,然后通过3dB耦合器分别进入传感通道和标准具参考通道。电路部分由以下几个模块组成：核心处理器模块采用DSP芯片F28335实现对数字信号的处理和控制；F-P滤波器驱动电压模块采用D/A芯片LTC1655产生锯齿波扫描电压；光电转换部分选用InGaAs光电二极管接收传感通道的反射光谱和参考通道的透射光谱,通过Ⅰ-Ⅴ变换完成了光电转换；RS232串口通信电路实现DSP和上位机之间的通信。解调系统软件开发部分包括DSP控制器程序及上位机系统程序。在CCS开发环境中,实现了周期性的驱动电压输出程序的设计；完成了AD转换器的控制程序,实现了对FBG传感信号和标准具参考信号的采集：完成了串口程序,实现与上位机的通信。在Lab VIEW软件上完成了解调系统上位机设计,通过VISA模块实现与DSP的通讯程序,具备FBG传感器参数配置功能,实现了水下温度和深度数据实时显示和数据保存。研究了FBG解调系统中的算法,包括FBG中心波长解调算法和重叠光谱分离算法。首先对比了四种典型的寻峰算法,并根据准分布式解调系统的实时性要求,增加了数据截取处理,减少DSP的运行量。最终使用数字滤波进行峰值初定位,完成采集数据截取,然后结合高斯多项式曲线拟合寻峰实现中心波长解调。最后论文针对波分复用系统中出现的重叠光谱的问题,采用最大值谱法(Maximum Spectrum of Continuous Wavelet Transform, MSCWT)进行重叠光谱分离,并研究了反射光谱的波长间隔、3dB带宽以及光强等参数对波长解调精度的影响,为增加准分布式系统的传感器容量提供可行性。对解调系统的各模块进行了测试。首先,测试了驱动电路、光电探测、AD数据采集以及标准具等模块。然后,搭建了完整的解调系统,完成温深度传感器标定,获得其中心波长与温深度的标定公式,并在上位机解调系统上实现对传感器的配置。最后,对温度和深度FBG传感器进行了静态和动态测试。通过对解调结果的分析可知,系统实现了FBG传感器中心波长解调,稳定度在5pm。解调系统上位机能够直观地实时显示和保存FBG传感器中心波长信息。该解调系统可以接入不同封装的FBG传感器,满足不同量程的温度和深度测量需求,适合于不同场合的水下温深度参数实时监测。此外,还搭建了重叠光谱采集系统,对实际FBG重叠光谱进行处理,仿真和实验结果都证明MSCWT算法对重叠的FBG传感器信号波形具有较好的分离作用,实际FBG重叠光谱最小误差为1.2pm。