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本发明适用于传感技术领域，提供了一种在线双光束干涉型光纤折射率传感器，包括第一单模光纤、第一长周期光纤光栅、传感单模光纤、第二长周期光纤光栅、参考单模光纤、多模光纤及第二单模光纤，激光自第一单模光纤输入，经第一长周期光纤光栅耦合到传感单模光纤中，以纤芯模和包层模形式传播，于第二长周期光纤光栅处发生模式转换，传感单模光纤中的纤芯模和包层模分别耦合到参考单模光纤的包层和纤芯，参考单模光纤输出的光于多模光纤中合光干涉由第二单模光纤输出，通过波长解调获得折射率变化。本发明由于参考单模光纤的光程补偿提高了检测灵敏度。传感单模光纤和参考单模光纤的温度补偿效应消除了温度干扰。通过激光波长解调提高了检测精度。