本发明公开了一种光纤传感器阵列，属于电磁测量、微波光子学技术领域。本发明光纤传感器阵列包括K级光开关阵列和与第K级光开关的各端口分别连接的一组光纤传感器。通过控制光开关阵列的开关时序并结合相应的延时方案实现了时分复用，可依次获取各光纤传感器在同一时刻的测量数据。本发明还公开了一种天线方向图测量装置、测量方法，利用上述光纤传感器阵列依次测量同一时间各光纤探头处的空间电场强度，进而实现天线瞬时方向图的测量。本发明克服了传统天线方向图测量过程中金属探头带来的电磁干扰，提高了空间分辨率、测量精确度和测量速度。此外，本发明可实现传统测量方法难以实现的天线瞬时方向图测量，使得脉冲雷达方向图的测量成为可能。